Development of Organic Ferromagnets Based on Transition Metal Phthalocyanines

• Project/Area Number: 22760531
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Structural/Functional materials
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: HONDA Zentaro 埼玉大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (30332563)
• Project Period (FY): 2010 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2012: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2011: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2010: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 有機磁性体 / フタロシアニン / 機能材料 / 有機磁性 / 高キュリー温度 / 分子磁性体 / 室温強磁 / 室温強磁性

Research Abstract

A series of organic ferromagnetic materials based on transition metal phthalocyanines (MPcs) doped by alkaline metals are synthesized and the magnetic properties and the crystal structures are investigated. All the samples of MPc, where M=Mn, Fe, Co, Ni, doped by sodium or potassium, show ferromagnetic behavior at room temperature. X-ray diffraction patterns and transmission electron microscopy images suggest that the MPc molecules form three-dimensional random networks in the alkaline metal doped MPc samples. Three-dimensional ferromagnetic interactions between transition metal ions in connected MPc molecules via delocalized π-electrons are proposed to explain the high Curie temperature well above room temperature. We also synthesized the MPc polymers and studied its structure and magnetic properties. Ferromagnetic behavior is also observed in the magnetization measurements at room temperature. These experimental results could be a clue to finding high Curie temperature ferromagnetism in organic materials.

Research Products

• [Journal Article] High-field magnetization of the S =1/2 two-leg spin-ladder antiferromagnets CuAX2 (A=diazine,X=halogen) (2013)
  • Author(s): M. Ikeda, Z. Honda, M. Sakai, S. Kimura, K. Okunishi, M. Hagiwara
  • Journal Title: Journal of Low Temperature Physics Volume: 170 Issue: 5-6 Pages: 296-301
  • DOI: 10.1007/s10909-012-0809-y
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal growth of magnetic dihydride GdxY1-xH2 for generation of spin current (2013)
  • Author(s): T. Sakuraba, H. Hirama, M. Sakai, Z. Honda, M. Hayakawa, T. Okoshi, A. Kitajima, A. Oshima, K. Higuchi, S. Hasegawa
  • Journal Title: Journal of Crystal Growth Volume: 未定 Pages: 351-355
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2012.12.156
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic Field-Induced Phase Transitions in the S=1/2 Two-Leg Spin-Ladder Material Cu(DEP)Br_2 (2012)
  • Author(s): Z. Honda, H. A. Katori, M. Ikeda, M.Hagiwara,K. Okunishi, M. Sakai, T. Fukuda, N. Kamata
  • Journal Title: JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN Volume: 81
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-Field Magnetization of the S=1/2 Two-Leg Spin-Ladder Antiferromagnets CuAX_2 (A=Diazine, X=Halogen) (2012)
  • Author(s): M. Ikeda, Z. Honda, M. Sakai, S. Kimura, K. Okunishi, M. Hagiwara
  • Journal Title: JOURNAL OF LOW TEMPERATURE PHYSICS Volume: 170 Pages: 296-301
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic Properties of the S=2 Heisenberg Antiferromagnetic Chain Compound MnCl_3(bpy) (2012)
  • Author(s): M. Hagiwara, Y. Idutsu, Z. Honda, and S.Yamamoto
  • Journal Title: JOURNAL OF PHYSICS: Conf. Ser Volume: 400
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ferrimagnetic spin-1/2 chain of alternating Ising and Heisenberg spins in arbitrarily oriented magnetic field (2012)
  • Author(s): J. Strecka, M. Hagiwara, Y. Han, T.Kida, Z. Honda, M. Ikeda
  • Journal Title: Condensed Matter Physics Volume: 15
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic field-induced phase transitions in the S=1/2 two-leg spin-ladder material Cu(DEP)Br2 (2012)
  • Author(s): Z. Honda, H.A. Katori, M. Ikeda, M. Hagiwara, K. Okunishi, M. Sakai, T. Fukuda, N. Kamata
  • Journal Title: Journal of Physical Society of Japan Volume: 81 Issue: 11 Pages: 113710-4
  • DOI: 10.1143/jpsj.81.113710
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic Properties of the S=2 Heisenberg Antiferromagnetic Chain Compound MnCl3(bpy) (2012)
  • Author(s): M. Hagiwara, Y. Idutsu, Z. Honda, and S. Yamamoto
  • Journal Title: J. Phys.: Conf. Ser. Volume: 400 Issue: 3 Pages: 032014-032014
  • DOI: 10.1088/1742-6596/400/3/032014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Negative Magnetoresistance Generated by Combination of Spin-Orbit Interaction and Applied Magnetic Field (2012)
  • Author(s): Sakai, M; Kodama, D; Sakuraba, T; Honda, Z; Hasegawa, S; Kitajima, A; Oshima, A; Higuchi, K;Nakamuray, O
  • Journal Title: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS Volume: 51 Issue: 2R Pages: 023001-023001
  • DOI: 10.1143/jjap.51.023001
  • NAID: 210000140138
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Improved Optical Degradation Characteristics of Eu Complex Encapsulated byHigh-Pressure Annealing (2011)
  • Author(s): S. Kato, T. Fukuda, S. Akiyama, Z.Honda, N. Kamata, N. Kijima
  • Journal Title: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS Volume: 50
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Surface morphology of fluorene thin film fabricated by electrospray deposition technique using two organic solvents : Application for organic light-emitting diodes (2011)
  • Author(s): Fukuda, T; Asaki, H; Asano, T; Takagi, K; Honda, Z; Kamata, N; Ju, JM; Yamagata, Y
  • Journal Title: THIN SOLID FILMS Volume: 520 Issue: 1 Pages: 600-605
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2011.07.048
  • NAID: 120006386276
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Generation of Spin Current in BipolarConductors (2011)
  • Author(s): M. Sakai, T. Sakuraba, Z. Honda, S. Hasegawa, A. Kitajima, K.Higuchi, A. Oshima, and O.Nakamura
  • Journal Title: Jpn. J. Appl. Phys Volume: 50 Issue: 10R Pages: 103002-103002
  • DOI: 10.1143/jjap.50.103002
  • NAID: 40019043750
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bulk heterojunction organic photovoltaic cell fabricated by the electrospray deposition method using mixed organic solvent (2011)
  • Author(s): Fukuda, T; Takagi, K; Asano, T; Honda, Z; Kamata, N; Ueno, K; Shirai, H; Ju, J; Yamagata, Y; Tajima, Y
  • Journal Title: PHYSICA STATUS SOLIDI-RAPID RESEARCH LETTERS Volume: 5 Issue: 7 Pages: 229-231
  • DOI: 10.1002/pssr.201105232
  • NAID: 120006386274
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] New high magnetic field phase of the frustrated S=1/2 chain compound LiCuVO4 (2011)
  • Author(s): L.E.Svistov, T.Fujita, H.Yamaguchi, S.Kimura, K.Omura, A.Prokofiev, A.I.Smirnov, Z.Honda, M.Hagiwara
  • Journal Title: JETP LETTERS Volume: 93 Pages: 21-25
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Improved Optical Degradation Characteristics of Eu Complex Encapsulated by High-Pressure Annealing (2011)
  • Author(s): S.Kato, T.Fukuda, S.Akiyama, Z.Honda, N.Kamata, N.Kijima
  • Journal Title: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS Volume: 50
  • NAID: 210000138335
  • Peer Reviewed
• [Presentation] (2013)
  • Author(s): 本多善太郎,吉田賢広,小原充瑛,武藤祐太,萩原政幸,木田孝則,酒井政道,福田武司,鎌田憲彦
  • Organizer: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学
  • Year and Date: 2013-03-27
• [Presentation] (2012)
  • Author(s): 本多善太郎,小原充瑛,武藤祐太,吉田賢広,萩原政幸,木田孝則,酒井政道,福田武司,鎌田憲彦
  • Organizer: 第73回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 愛媛大学
  • Year and Date: 2012-09-13
• [Presentation] (2012)
  • Author(s): 本多善太郎,坪谷和彦,萩原政幸,木田孝則,酒井政道,福田武司,鎌田憲彦
  • Organizer: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 早稲田大学
  • Year and Date: 2012-03-18
• [Presentation] マンガンフタロシアニン重合体における室温強磁性 (2012)
  • Author(s): 本多善太郎, 坪谷和彦, 萩原政幸, 木田孝則, 酒井政道, 福田武司, 鎌田憲彦
  • Organizer: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 早稲田大学
  • Year and Date: 2012-03-18
• [Presentation] 水素吸蔵体Y_<1-x>Gd_xH_2(x=0.19)の作製と磁化・ホール測定 (2012)
  • Author(s): 平間弘晃, 桜庭琢士, 酒井政道, 本多善太郎, 早川昌志, 大越朋哉, 長谷川繁彦, 北島彰, 大島明博, 中村修, 樋口宏二
  • Organizer: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 早稲田大学
  • Year and Date: 2012-03-16
• [Presentation] (2011)
  • Author(s): 本多善太郎,福田武司,鎌田憲彦,香取浩子,萩原政幸
  • Organizer: 2011日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] 弱く結合した1次元磁性体Cu(diazine)X2,(X=Cl,Br)の磁性 (2011)
  • Author(s): 本多善太郎, 福田武司, 鎌田憲彦, 香取浩子, 萩原政幸
  • Organizer: 2011日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] (2011)
  • Author(s): 大原和也,岩崎惇,本多善太郎,鎌田憲彦,福田武司
  • Organizer: 第72回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 山形大学
  • Year and Date: 2011-09-02
• [Presentation] 酸素分子を吸着した金属フタロシアニンの磁性 (2011)
  • Author(s): 大原和也, 岩崎惇, 本多善太郎, 鎌田憲彦, 福田武司
  • Organizer: 第72回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 山形大学小白川キャンパス
  • Year and Date: 2011-09-02
• [Presentation] CuFeTe2系酸素吸蔵物質の磁性 (2011)
  • Author(s): 若井拓郎, 江口修太, 本多善太郎, 福田武司, 鎌田憲彦
  • Organizer: 第72回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 山形大学小白川キャンパス
  • Year and Date: 2011-09-02
• [Presentation] ガドリニウム二水素化物GdHx(x≒2)の磁化測定 (2011)
  • Author(s): 桜庭琢士, 酒井政道, 本多善太郎, 早川昌志, 大越朋哉, 長谷川繁彦, 北島彰, 大島明博, 樋口宏二, 中村修
  • Organizer: 第72回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 山形大学小白川キャンパス
  • Year and Date: 2011-09-02
• [Presentation] ポリフルオレンを用いた有機光電変換素子へのエチルカルバゾール置換したシロール誘導体の添加効果 (2011)
  • Author(s): 木村翔, 福田武司, 本多善太郎, 鎌田憲彦, 森桂太, 幡野健
  • Organizer: 第72回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 山形大学小白川キャンパス
  • Year and Date: 2011-09-01
• [Presentation] アセトニトリル・テトラリンを共添加した静電塗布法によるPCBM薄膜の表面平坦化 (2011)
  • Author(s): 浅野俊, 高木健次, 福田武司, 朱正明, 本多善太郎, 鎌田憲彦, 田島右副, 山形豊
  • Organizer: 第72回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 山形大学小白川キャンパス
  • Year and Date: 2011-08-31
• [Presentation] 混合溶媒を用いた静電塗布法による有機薄膜の表面平坦化と有機ELへの応用 (2011)
  • Author(s): 福田武司, 浅木裕隆, 浅野俊, 高木健次, 本多善太郎, 鎌田憲彦, 青山哲也, 朱正明, 山形豊
  • Organizer: 第72回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 山形大学小白川キャンパス
  • Year and Date: 2011-08-31
• [Presentation] (2011)
  • Author(s): 岩崎惇,松島康介,大原和也,本多善太郎,香取浩子,鎌田憲彦,福田武司
  • Organizer: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学
  • Year and Date: 2011-03-24
• [Presentation] (2011)
  • Author(s): 坪谷和彦、花田みなみ、本多善太郎、鎌田憲彦、福田武司、香取浩子、萩原政幸
  • Organizer: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学
  • Year and Date: 2011-03-24
• [Presentation] 遷移金属フタロシアニンポリマーの磁気特性 (2011)
  • Author(s): 坪谷和彦、花田みなみ、本多善太郎、鎌田憲彦、福田武司、香取浩子、萩原政幸
  • Organizer: 応用物理学会
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学
  • Year and Date: 2011-03-24
• [Presentation] アルカリ金属ドープ遷移金属フタロシアニンの磁気特性 (2011)
  • Author(s): 岩崎惇, 松島康介, 大原和也, 本多善太郎, 香取浩子, 鎌田憲彦, 福田武司
  • Organizer: 応用物理学会
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学
  • Year and Date: 2011-03-24
• [Presentation] (2010)
  • Author(s): 本多善太郎,香取浩子,萩原政幸,福田武司,鎌田憲彦
  • Organizer: 2010日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2010-09-24
• [Presentation] コバルトカゴメ格子磁性体Co(N_3)_2(bpg)の相転移 (2010)
  • Author(s): 本多善太郎, 香取浩子, 萩原政幸, 福田武司, 鎌田憲彦
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2010-09-24
• [Presentation] (2010)
  • Author(s): 岩崎惇,松島康介,花田みなみ,大原和也,本多善太郎,香取浩子,鎌田憲彦,福田武司
  • Organizer: 第71回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 長崎大学
  • Year and Date: 2010-09-17
• [Presentation] (2010)
  • Author(s): 松島康介,岩崎惇,大原和也,花田みなみ,本多善太郎,香取浩子,鎌田憲彦,福田武司
  • Organizer: 第71回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 長崎大学
  • Year and Date: 2010-09-17
• [Presentation] 遷移金属フタロシアニンへのカリウムドープに伴う磁気特性の向上に関する研究 (2010)
  • Author(s): 岩崎惇, 松島康介, 花田みなみ, 大原和也, 本多善太郎, 香取浩子, 鎌田憲彦, 福田武司
  • Organizer: 応用物理学会
  • Place of Presentation: 長崎大学
  • Year and Date: 2010-09-17
• [Presentation] アルミニウムフタロシアニンラジカルの磁気特性 (2010)
  • Author(s): 松島康介, 岩崎惇, 大原和也, 花田みなみ, 本多善太郎, 香取浩子, 鎌田憲彦, 福田武司
  • Organizer: 応用物理学会
  • Place of Presentation: 長崎大学
  • Year and Date: 2010-09-17
• [Presentation] 遷移金属フタロシアニン重合体における秩序磁性
  • Author(s): 本多善太郎，小原充瑛，武藤祐太，吉田賢広，萩原政幸，木田孝則，酒井政道，福田武司，鎌田憲彦
  • Organizer: 第７３回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 愛媛大学
• [Presentation] 遷移金属フタロシアニン重合体における秩序磁性II
  • Author(s): 本多善太郎，吉田賢広，小原充瑛，武藤祐太，萩原政幸，木田孝則，酒井政道，福田武司，鎌田憲彦
  • Organizer: 第６０回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学
• [Presentation] Gd-Y合金二水素化物GdxY1-xH2（0≦x≦1）の磁化測定
  • Author(s): 桜庭琢士，酒井政道，本多善太郎，平間弘晃，大越朋哉，長谷川繁彦，北島彰，大島明博，樋口宏二
  • Organizer: 第６０回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学
• [Presentation] 静電塗布法による有機薄膜太陽電池へのPCBMバッファ層の挿入効果
  • Author(s): 福田武司，高木健次，Yingjie Liao，鎌田憲彦，本多善太郎
  • Organizer: 第６０回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学
• [Presentation] 再沈法を用いた水分散フタロシアニンコロイドの作製
  • Author(s): 福田武司，秋山真之介，鎌田憲彦，伊瀬谷隆弘，石丸雄大，本多善太郎，松鷹宏，田島右副
  • Organizer: 第６０回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学
• [Presentation] 静電塗布法で噴霧した有機溶媒液滴の帯電量評価
  • Author(s): 鈴木あすみ，福田武司，鎌田憲彦，本多善太郎
  • Organizer: 第６０回応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学
• [Remarks]
  • URL: http://www.fms.saitama-u.ac.jp/lab/honda/
• [Patent(Industrial Property Rights)] フタロシアニン重合体およびその製造方法 (2013)
  • Inventor(s): 本多善太郎
  • Industrial Property Rights Holder: 本多善太郎
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2013-01-18
• [Patent(Industrial Property Rights)] フタロシアニン重合体およびその製造方法 (2012)
  • Inventor(s): 本多善太郎、萩原政幸
  • Industrial Property Rights Holder: 埼玉大学
  • Industrial Property Number: 2013-029405
  • Filing Date: 2012-01-18