新規な光応答型磁性を持つ色素の開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11440192
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 小林 長夫 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (60124575)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石井 和之 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (20282022)
• Keywords: 光磁性 / 励起多重項状態 / ポルフィリン / フタロシアニン / ニトロキシドラジカル

Research Abstract

本研究は、様々なラジカル結合型フタロシアニン(Pc)の合成と物性測定により、新規な光応答型磁性を持つ色素の開発を目指す。今年度は、以下の点について明らかにした。
(1)PROXYLラジカル結合型ケイ素Pc 2つのPROXYLラジカルが結合したケイ素Pcを新規に合成し、溶液中の光物性を時間分解ESR(TRESR)により検討した。近接した一重項、及び三重項状態を基底状態に持つこの化合物において、光励起直後、最初に基底状態の一重項性が増し、その後三重項性が増加することを明らかとした。この一重項性の増加は、初めて観測された現象であり、磁気的性質の光制御に関する新たな指針を得ることが出来た。
(2)TEMPOラジカル結合型ケイ素Pc 光誘起分布移動機構、ラジカル四重項対機構等を介して、基底状態の磁気的性質が変化するTEMPOラジカル結合型ケイ素Pcについて、速度論を用いた検討を行った。TRESR、Pulse-ESR、過渡吸収測定を併用することにより、磁性の変化、スピン格子緩和時間、励起状態寿命間の相対関係を明らかにした。
(3)結晶における光磁気物性 TEMPO結合型ケイ素Pc結晶を、ESR、SQUIDにより研究した。この結晶において、レーザー励起直後、過剰のαスピンの生成を示す、非常に強い時間分解ESR信号が観測された。これは、凍結溶液、TEMPOのみの結晶では観測されず、Pc色素結晶特有の効果である。10Kにおいては、レーザー励起直後、その過剰のαスピン生成により、全体の磁化は<1/10にまで減少する。この顕著な磁化の変化は、ケイ素Pcの励起エネルギーが、磁化の変化に効率よく変換されていることで理解できた。

Research Products

• [Publications] Nagao Kobayashi: "Symmetry-Lowering of the Phthalocyanine Chromophore by a C_2 Type Axial Ligand"Inorganic Chemistry. 39. 2256-2257 (2000)
• [Publications] Victor N.Nemykin: "Synthesis, properties and Mossbauer spectra of bisaxially coordinated iron (II) phthalocyanine low-spin complexes : the first semi-quantitative explanation of the influence of the character of axial ligands on the spectral parameters"Journal of Chemical Socicty, Dalton Transactions. 1019-1025 (2000)
• [Publications] Kazuyuki Ishii: "Time-Resolved EPR, Fluorescence, and Transient Absorption Studies on Phthalocyaninatosilicon Covalently Linked to One or Two TEMPO Radicals"Journal of The American Chemical Society. 123. 702-708 (2001)
• [Publications] Nagao Kobayashi: "Band Deconvolution Analysis of the Absorption and Magnetic Circular Dichroism Spectral Data of a Planar Phthalocyanine Dimer"Inorganic Chemistry. 39. 3632-3637 (2000)
• [Publications] Victor N.Nemykin: "The Solid phase, Room-Temperature Synthesis of Metal-free and Metallophthalocyanines, Particularly of 2, 3, 9, 10, 16, 17, 23, 24-Octacyanophthalocyanines"Chemistry Letters. 546-547 (2000)
• [Publications] Nagao Kobayashi: "The first phthalocyanine-based dimer formed by two pyridine-Pd-pyridine bridges"Tetrahedron Letters. (in press).