1997 Fiscal Year Annual Research Report
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09640681
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
武田 定 群馬大学, 工学部, 助教授 (00155011)
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| Keywords | 有機磁性結晶 / 固体高分解能重水素核NMR / 高速マジック角回転法 / 電子スピン密度分布 / 分子間磁気的相互作用 / 水素結合 / ニトロキシドラジカル / 密度汎関数法 |
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| Research Abstract |
有機磁性体結晶中のラジカル分子の各原子上の電子スピン密度分布を固体高分解能核磁気共鳴(NMR)法により実験的に決定し、分子間の原子レベルでの磁気的相互作用経路およびその機構を解明し、さらに有機強磁性の発現機構を解明することを目的として研究を行い、以下の成果を得た。
1.固体高分解能1H,2H,13C,19F-NMRスペクトル測定から、磁性分子結晶における電子スピン密度分布を決定し、以下の点を明らかにした。
(1)ラジカル基を保護するメチル基上に誘起される電子スピンは、一般にニトロニルニトロキシド(NN)誘導体よりもTEMPO誘導体の方が大きい。
(2)Phenyl-NNの芳香環に窒素原子を導入しPyrldyl-NNにすると、芳香環の電子スピン密度は減少する。
(3)oxlmeTEMPONでは、超共役により不対電子が非局在化し、アキシャルメチル方向へSOMOが張り出していることを実験的に明らかにした。
2.磁性結晶では重水素化した試料の2H-MAS(マジック角回転)-NMRは、1H-MAS-NMRよりも分解能を向上させることができ、磁性分子結晶の研究に極めて有効であることを示した。
3.上記の2H-MAS-NMRを用いて、ラジカル分子が水素結合で結ばれている有機磁性結晶について以下の点を実験的に明らかにした。
(1)NO基と水素結合している水素原子上の電子スピン密度が、不対電子軌道とNOH平面の間の二面角に依存して大きな負の値から正の値まで変化する。
(2)(1)の結果をもとに、また密度汎関数法を用いた量子化学計算により、いくつかの水素結合性有機磁性結晶における分子間の磁気的相互作用のメカニズムを考察し、原子レベルでの磁気的相互作用経路を提案した。
4.この方法をCuイオンを含む磁性作体系にも適用し、マクロな性質である磁気転移温度とミクロな局所的磁気構造の関係を明らかにした。
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[Publications] S.Takeda, H.Fukumoto, K.Mashima, G.Maruta, et al.: "Thermochromism and Dynamics of Organometallic Conjugated Systems : Zirconocene Complex of 1,4-Diphenyl-1,3-butadiene" J.Phys.Chem.101. 278-284 (1997)
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[Publications] G.Maruta, S.Takeda, T.Kawakami, et al.: "Solid Stata 1H-MAS-NMR and Spin Densities on Protons of the Organic Ferromagnetic TEMPO Derivatives" Mol.Cryst.Liq.Cryst.,. 306. 307-314 (1997)
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[Publications] C.Benedict, U.Langer, H.H.Limbach, S.Takeda, et al.: "Observation of Thermal Tautomerism of Thermochromic Salicylydeneaniline Derivatives in the Solid State by Ultra Low temperature 15N-CP/MAS NMR"" Ber.Bunsengesr.Phys.Chem.(In press). (1998)
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[Publications] M.Oda, T.Kawakami, S.Takeda, W.Mori, M.M.Matsushita, et al.: "Theoretical Studies of Magnetic Interactions in 2',5'-Dihydroxyphenyl Nitronyl Nitroxide Crystal" Mol.Cryst.Liq.Cryst.,. 306. 151-160 (1997)
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[Publications] M.Nishino, M.Tanaka, S.Takeda, K.Yamaguchi, et al.: "Theoretical Studies of One Dimensuonal Tetranuclear Transition Metal Systems and Thier Clusters" Mol.Cryst.Liq.Cryst.,. 306. 463-474 (1997)
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[Publications] T.Minamisono, T.Ohtsubo, K.Sato, S.Takeda, et al.: "Quadrupole Moment of the Proton Rich b-Emitting Nucleus 12N" Phys.Lett.,. (in press). (1998)
