2015 Fiscal Year Research-status Report
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15K05467
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
加藤 恵一 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (80374742)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 単分子磁石 / 配位環境 / 磁気異方性 / 超分子錯体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者はポルフィリン系単分子磁石(SMM)-ナノカーボン材料からなるハイブリット化合物を合成し、その構造と物性との相関を明らかにする。平成27年度は、ホスト分子ポルフィリン積層型テルビウム錯体（1）と錯体1とフラーレンC60との超分子錯体（2）の単分子磁石特性について明らかにした。
錯体1は[(Por)Tb(Pc)Tb(Por)]の積層構造を形成しており、その2つのＴｂイオンに対する配位環境はSquare prism(SP)である。その結果、配位子場パラメータに非対角化項が存在することで磁化量子トンネリング緩和現象（QTM）が顕著になることが明らかになった。さらに、外部磁場を1500 Oe印加することでQTMが抑制され、スピン－格子相互作用由来の磁化緩和過程（Orbach過程）が誘起される磁場誘起単分子磁石特性を示した。
一方、錯体1とフラーレンC60との超分子錯体（2）は、２つのTbイオンに対する配位環境がそれぞれSPとSAP(Square antiprism)である。磁気異方性について調べた結果、超分子錯体2はホスト錯体1に比べて磁気異方性が大きい傾向を示した。以上の結果は、配位環境を制御することで単分子磁石特性を制御できることを示している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ホスト型配位子１およびC60との超分子錯体２について、その配位環境と単分子磁石特性について明らかにした。その結果、配位環境を制御することで単分子磁石特性を制御できることを明らかにした。一方、13C-NMR測定によるC60のケミカルシフトから磁気異方性がC-C二重結合に及ぼす影響について明らかにする予定であったが、測定手法と物質の特性を再度検討したところ溶液中磁場配向でもC60の分子回転止めることができないため、十分な情報が得られないことが予想される。そこで、配位環境に起因する磁気異方性の評価に目的を変更し現在測定を進めている。
フラーレン類とホスト型単分子磁石の超分子錯体を系統的に調べ、配位環境の制御について調べるという新たな課題が見えてきた。さらに、次年度に向けたリチウムイオン内包フラーレンフリーライド（アニオンラジカル）塩（Li+@C60-・）の合成も進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までの進捗状況にも述べたが、13C-NMR測定によるケミカルシフトからSMMとsp2炭素共役面との相互作用についての知見を得るのが困難であることが判明した。一方、配位環境を制御することで単分子磁石特性を制御できることが明らかとなり、単分子磁石-カーボンナノ材料ハイブリット化合物を用いることで磁気異方性の制御の可能性を示した。今後、Tbイオンに特有の長いNMR緩和時間と強い磁気異方性を利用し配位環境と磁気異方性の相関を明らかにする予定である。
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