磁性・電気伝導性交差相関物性型ソフトクリスタル素子の創製と光物性制御

• Project Area: Soft Crystals: Science and Photofunctions of Easy-Responsive Systems with Felxibility and Higher-Ordering
• Project/Area Number: 18H04529
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Fukuoka University
• Principal Investigator: 石川 立太 福岡大学, 理学部, 助教 (00736556)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2018: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: ソフトクリスタル / 交差相関物性 / スピン転移 / 電気伝導性 / 多重物性 / 外場応答性 / 配位超分子

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、物理的外部刺激に応答してスピン変換制御可能な金属錯体と高電気伝導性を有する有機伝導性分子を配位結合 (強い結合) と非共有結合 (弱い結合) により巧みに自己集合させた異方的剛直性・柔軟性を兼ね備える外場応答性交差相関物性型物質の合成とその物理・化学的性質の解明を目的としている。本年度は、有機伝導性分子にテトラシアノキノジメタン (TCNQ) および テトラシアノエチレン (TCNE) を用いた鉄と銅錯体の合成に成功した。TCNQを用いた系では、鉄および銅いずれの錯体においても部分還元されたTCNQが架橋配位子として働くことで梯子状構造を有し、さらにTCNQ分子間でスタッキングを介した一次元カラム構造をもつ三次元自己集合体結晶 (ソフトクリスタル) であることをX線構造解析により明らかにした。TCNEを用いた銅錯体では、合成時に使用する溶媒に応じてTCNEが加溶媒分解した生成物が配位した自己集合体結晶を生成することをX線構造解析により明らかにした。磁気特性および電気伝導度測定の結果から、TCNQを用いた系では、磁性と電気伝導性が互いに強く相互作用していることが示された。銅錯体の系では、高温相において、励起スピン状態と伝導電子がカップルすることが温度可変電子スピン共鳴測定により示された。一方、鉄錯体の系では、熱を外部刺激としてスピン状態および電気伝導度を同時に変換 (低温相: 非磁性/非伝導; 高温相: 常磁性/半導体) できることが示され、さらに高温相では、磁性と電気伝導性が強くカップルすることで磁気抵抗効果を示すことも伝導度の磁場依存測定から明らかになった。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] 南開大学/材料科学与工程学院/国家新材料研究院(中国)
• [Journal Article] Benzoxaborole Catalyst for Site-Selective Modification of Polyols (2020)
  • Author(s): Kusano Shuhei、Miyamoto Shoto、Matsuoka Aki、Yamada Yuji、Ishikawa Ryuta、Hayashida Osamu
  • Journal Title: European Journal of Organic Chemistry Volume: 2020 Issue: 11 Pages: 1598-1602
  • DOI: 10.1002/ejoc.201901749
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Supramolecular self-assembled coordination architecture composed of a doubly bis(2-pyridyl)pyrazolate bridged dinuclear CuII complex and 7,7′,8,8′,-tetracyano-p-quinodimethanide radicals (2020)
  • Author(s): Ishikawa Ryuta、Ueno Shunya、Iguchi Hiroaki、Breedlove Brian K.、Yamashita Masahiro、Kawata Satoshi
  • Journal Title: CrystEngComm Volume: 22 Issue: 2 Pages: 159-163
  • DOI: 10.1039/c9ce01580a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Simultaneous Spin‐Crossover Transition and Conductivity Switching in a Dinuclear Iron(II) Coordination Compound Based on 7,7′,8,8′‐Tetracyano‐ p ‐quinodimethane (2019)
  • Author(s): Ishikawa Ryuta、Ueno Shuya、Nifuku Shoei、Horii Yoji、Iguchi Hiroaki、Miyazaki Yuji、Nakano Motohiro、Hayami Shinya、Kumagai Shohei、Katoh Keiichi、Li Zhao‐Yang、Yamashita Masahiro、Kawata Satoshi
  • Journal Title: Chemistry - A European Journal Volume: 26 Issue: 6 Pages: 1278-1285
  • DOI: 10.1002/chem.201903934
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Series of Chloranilate-Bridged Dinuclear Lanthanide Complexes: Kramers Systems Showing Field-Induced Slow Magnetic Relaxation (2019)
  • Author(s): Ryuta Ishikawa, Shoichi Michiwaki, Takeshi Noda, Keiichi Katoh, Masahiro Yamashita and Satoshi Kawata
  • Journal Title: Magnetochemistry Volume: 5 Issue: 2 Pages: 1-12
  • DOI: 10.3390/magnetochemistry5020030
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Ni(I)-Ni(III) cycle in Buchwald-Hartwig amination of aryl bromide mediated by NHC-ligated Ni(I) complexes (2019)
  • Author(s): Inatomi Takahiro、Fukahori Yukino、Yamada Yuji、Ishikawa Ryuta、Kanegawa Shinji、Koga Yuji、Matsubara Kouki
  • Journal Title: Catalysis Science & Technology Volume: 9 Issue: 8 Pages: 1784-1793
  • DOI: 10.1039/c8cy02427h
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Versatile coordination architectures of products generated by the in situ reaction of a doubly bis(2-pyridyl)pyrazolate bridged dinuclear copper(ii) complex with tetracyanoethylene (2019)
  • Author(s): Ishikawa Ryuta、Ueno Shunya、Hamatake Yumi、Horii Yoji、Miyazaki Yuji、Nakano Motohiro、Noda Takeshi、Uematsu Mikoto、Kawata Satoshi
  • Journal Title: CrystEngComm Volume: 21 Issue: 12 Pages: 1886-1894
  • DOI: 10.1039/c9ce00036d
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hydrogen-Bonding Assembly of Coordination Polymers Showing Reversible Dynamic Solid-State Structural Transformations (2018)
  • Author(s): Kumagai Hitoshi、Yagishita Sadahiro、Kanazashi Ken、Ishii Mariko、Hayami Shinya、Konaka Hisashi、Ishikawa Ryuta、Kawata Satoshi
  • Journal Title: Inorganics Volume: 6 Issue: 4 Pages: 115-127
  • DOI: 10.3390/inorganics6040115
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Simultaneous Spin‐Crossover Transition and Conductivity Switching in a Dinuclear Iron(II) Coordination Compound Based on 7,7',8,8'-Tetracyano-p-quinodimethane (2020)
  • Author(s): Ishikawa Ryuta
  • Organizer: Post-ACMM Symposium
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Syntheses and Magnetic properties of Spin Crossover Iron(III) Complexes with Various Structures (2020)
  • Author(s): Sakamoto Kenichi、Ishikawa Ryuata、Satoshi Kawata
  • Organizer: ACCC2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ビスピリジルピラゾレート架橋Cu(II)二核錯体とTCNQからなる梯子状錯体の合成と性質 (2019)
  • Author(s): 植松 尊、石川 立太、川田 知
  • Organizer: 第56回化学関連支部合同九州大会
• [Presentation] Structures and Properties of Assemblies Formed by Pyrazolato Derivative Bridged Cu dinuclear complex and TCNE/TCNQ (2019)
  • Author(s): Uematsu Mikoto、Ryuta Ishikawa、Satoshi Kawata
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] Structures and Properties of Assemblies Formed by Pyrazolato Derivative Bridged Cu dinuclear complex and TCNE/TCNQ (2019)
  • Author(s): UEMATSU, Mikoto; ISHIKAWA, Ryuta; KAWATA, Satoshi
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] 種々のピリジン誘導体を軸配位子としたコバルト原子価互変異性錯体の構造次元性制御 (2019)
  • Author(s): 三根 可歩理・石川 立太・川田 知
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] Pyrazole誘導体を配位子とする螺旋状五核クラスター錯体の合成と電気化学的性質 (2019)
  • Author(s): 稲永 彩香・石川 立太・川田 知
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] クロラニル酸をパートナーとする金属錯体集積体の構造と物性制御 (2018)
  • Author(s): 三根可歩理・古家千郷・石川立太・川田 知
  • Organizer: 錯体化学会第68回討論会
• [Presentation] 銅-bpypz二核錯体とTCNEの反応 (2018)
  • Author(s): 石川立太・野田剛史・川田 知
  • Organizer: 錯体化学会第68回討論会
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Spin crossover in polymeric iron(III) complexes with Schiff-base ligands (2018)
  • Author(s): Takeshi Noda, Ryuta Ishikawa, Satoshi Kawata
  • Organizer: ICCC2018
• [Book] 錯体化合物事典 (2019)
  • Author(s): 錯体化学会
  • Total Pages: 1000
  • Publisher: 朝倉書店
  • ISBN: 9784254141054
• [Remarks] 新学術ソフトクリスタル
  • URL: https://www.softcrystal.org
• [Remarks] 福岡大学研究者情報
  • URL: https://resweb2.jhk.adm.fukuoka-u.ac.jp/FukuokaUnivHtml/info/6350/R107J.html
• [Remarks] 福岡大学川田研究室Hホームページ
  • URL: https://fukuoka-univ-kawata.jimdofree.com
• [Remarks] researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/7000007699
• [Remarks] 福岡大学理学部化学科 物質機能化学 I 研究室HP
  • URL: https://fukuoka-univ-kawata.jimdo.com
• [Remarks] 福岡大学研究者情報
  • URL: http://resweb2.jhk.adm.fukuoka-u.ac.jp/FukuokaUnivHtml/info/6350/R107J.html