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New prospect for the synthesis of rare-metal free nanosized molecular magnets: control of quantum phase/giant response

Research Project

Project/Area Number 17H04800
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Nanomaterials chemistry
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

Kang Soonchul  広島大学, 工学研究科, 准教授 (90597006)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥25,480,000 (Direct Cost: ¥19,600,000、Indirect Cost: ¥5,880,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2017: ¥15,990,000 (Direct Cost: ¥12,300,000、Indirect Cost: ¥3,690,000)
Keywords金属錯体 / 超分子 / 分子磁石 / ナノ材料 / ナノサイズ磁石
Outline of Final Research Achievements

We previously reported the synthesis of Fe42, a cyanide-bridged nanocage that exhibits an unusually large S = 45 spin ground state. The structure is composed of 42 Fe sites and cyano groups that enable the introduction of magnetic interactions. In this study, we replaced the Fe sites by Mn and/or Ni ions to develop new mixed-valence magnetic molecules containing hetero-metal ions that have both fascinating polyhedral structures and electronic and spin states that can be switched by external perturbation at the single cluster level. Here we report nano-sized molecular magenets that contains 18 Fe ions and 24 Mn and/or Ni ions. These molecules are mixed-valent compounds, and its mixed-valence state can be changed, yielding ferromagnetic or antiferromagnetic behavior in the 42 nuclear nanocages.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

資源枯渇が懸念される中,環境負荷の低減と省エネルギーの両立を目指す現代社会においては,自動車やコンピューターなどに多用されている磁気記録材料のレアメタルフリ-化や高密度化が求められている。物質の最小単位である原子や分子からエレクトロニクス素子を組み上げる,ボトムアップ式によるイノベーションが,今後より一層求められていくことは間違いない。本研究の化合物のような有機材料・錯体分子を用いる希少金属元素を用いない分子性材料の開発研究には,自然界にない新しい物質を創り出すことで,エネルギー・環境問題の解決など,社会の持続的発展を支えるイノベーションへの貢献が期待される。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (15 results)

  • [Journal Article] Electron-Transfer Activity in a Cyanide-Bridged Fe42 Nanomagnet2019

    • Author(s)
      Baker Michael L.、Wu Shu-Qi、Kang Soonchul、Matsuzawa Satoshi、Arrio Marie-Anne、Narumi Yasuo、Kihara Takumi、Nakamura Tetsuya、Kotani Yoshinori、Sato Osamu、Nojiri Hiroyuki
    • Journal Title

      Inorganic Chemistry

      Volume: 58 Issue: 15 Pages: 10160-10166

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.9b01216

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Paramagnetism Enhancement by in situ Electrochemical Hole Doping into Prussian Blue Thin Film2018

    • Author(s)
      M. Noguchi, M. Nakano, S. Kang, O. Sato, S. Seki
    • Journal Title

      Mater. Chem. Front.

      Volume: 印刷中 Issue: 5 Pages: 1004-1008

    • DOI

      10.1039/c7qm00615b

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    • Peer Reviewed
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      稲葉 久晃,姜 舜徹, 矢吹 彰広
    • Organizer
      第20回化学工学会学生発表会
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      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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