価数揺動自由度を持つスピンダイマー系の構築と制御

• Project Area: New Frontier in Materials Science Opened by Molecular Degrees of Freedom
• Project/Area Number: 21110518
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Sophia University
• Principal Investigator: 後藤 貴行 上智大学, 理工学部, 教授 (90215492)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2010: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000); Fiscal Year 2009: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: スピンギャップ / 量子スピン系 / NMR / μSR / 価数揺動

Research Abstract

旧来の量子スピン磁性体では反強磁性ダイマーが低温で一重項を形成し、これに外場を加えることで三重項状態が誘起され、さまざまな量子相転移が起こる。本研究では、このスピン自由度に加え、価数揺動という新しい自由度を導入することで旧来のダイマーでは見られないような新規な電子状態が期待される。さらにダイマーの中心部位に分子認識架橋サイトを付加し、そこへストッパー分子を認識(=結合)させることで、価数揺動自体を外場制御することが可能になる。これによって、本系を量子ビットとして利用できる発展性も内含される。このような可制御価数揺動ダイマー系を構築するには、まず、対称二核金属錯体の架橋部分に分子認識サイトを設置し、ストッパー分子を認識させる。これをカウンターアニオンと組み合わせて結晶化することで価数揺動ダイマー系が実現する。化学合成は連携研究者と共同で行い、予備実験として、既に一核、二核のいくつかの試料を合成している。我々は、これらの価数揺動ダイマー系の極低温における新奇なスピン状態のNMRとμSRによる合成および価数揺動制御を目指す。
本年度は、今年度は価数制御の準備として、単核[RuIII(fhea)_3]-merにおいて、メチル基とフッ素置換基の割合を変えた試料を作製し、^<19>F/^<13>C-NMRスペクトル・T1を測定した。その結果、フッ素置換基の個数によって、線幅やT1の絶対値及び温度依存性が著しくことなることがわかった。これは、電気陰性度の異なるフッ素置換基を導入することでRuの有効価数を微調整できたためであると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] 63,65Cu-NMR study on Mg-doped quantum spin system TlCu1xMgxCl3 (2011)
  • Author(s): S.Atarashi1, T.Goto1, M.Yamada2, A.Oosawa2, H.Tanaka2, T.Suzuki
  • Journal Title: J.Phys.: Conf.Series Volume: (In press) Pages: 4-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 63Cu-NMR study on High-Tc Superconductor La2-xBaxCuO4 (2011)
  • Author(s): Y.Shindo, T.Goto, K.Nakamura, T.Takao, T.Adachi, Y.Koike
  • Journal Title: Journal of Physics : Conference Series Volume: (In press) Pages: 4-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cu-NMR study of the quasi-one-dimensional magnet Cu3Mo2O9 (2010)
  • Author(s): K Doi, T Hamasaki, H Kuroe, T Sekine, T Goto
  • Journal Title: J.Phys.: Conf.Series Volume: 200 Pages: 22006-22009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] μSR study on the ground state of bond-disordered spin gap system (CH3)2CHNH3Cu(Cl1-xBrx)3 (x=0.95, 0.88) (2010)
  • Author(s): T Goto, T Suzuki, S Nakajima, K Kanada, T Saito, A Oosawa, I Watanabe, H Luetkens, A Amato
  • Journal Title: J.Phys.: Conf.Series Volume: 200 Pages: 22011-22014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] μSR and NMR Study on Quantum Critical Point in Quantum Spin Ladder (CH3)2CHNH3Cu(ClxBr1-x)3 (2010)
  • Author(s): S.Nakajima, T.Goto, T.Suzuki, I.Watanabe, H.Manaka, A.Amato
  • Journal Title: Journal of Physics : Conference Series Volume: 200 Pages: 22036-22039
  • Peer Reviewed
• [Presentation] μSR Study on Triangular Lattice Magnet κ-(BEDTTTF)_2Cu_2(CN)_3 (2010)
  • Author(s): 鈴木栄男A,B, 渡邊功雄B, 山田文子C, 山田基樹C, 石井康之B, 後藤貴行D, 田中秀数C, 久保謙哉A
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2010-09-26
• [Presentation] Mgをドープした量子スピン磁性体T1(Cu_<1-x>Mg_x)Cl_3におけるCu-NMR II (2010)
  • Author(s): 新聡一郎, 後藤貴行, 山田基樹A, 山田文子A, 田中秀数A, 鈴木栄男
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2010-09-26
• [Presentation] ランタン系高温超伝導体La2-xBaxCuO4単結晶における63,65Cu-NMRII (2010)
  • Author(s): 進藤裕介, 後藤貴行, 中村一也, 高尾智明, 足立匡A, 小池洋二A
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 大阪府立大学
  • Year and Date: 2010-09-26
• [Presentation] μSR Study on Triangular Lattice Magnet k-(BEDTTTF)2Cu2(CN)3 (2010)
  • Author(s): S.Nakajima T.Goto, T.Suzuki, I.Watanabe, Y.Ishii, F.L.Pratt, N.Kobayashi, T.Sasaki
  • Organizer: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2010 (ICSM 2010)
  • Place of Presentation: Kyoto International Conference Center in Japan
• [Presentation] NMR Study on Ru-based Quantum Spin Systems of [Ru(acac)3] and [{Ru(acac)2}2(m-OEt)2] (2010)
  • Author(s): T.Goto, S.Nakajima, Y.Shindo, T.Hashimoto, A.Endo, T.Hayashita
  • Organizer: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2010 (ICSM 2010)
  • Place of Presentation: Kyoto International Conference Center in Japan