2019 Fiscal Year Research-status Report
末端に運動自由度を持つ置換基を配位子に導入した単一分子性伝導体の合成と物性研究
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17K05846
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
周 彪 日本大学, 文理学部, 教授 (80434067)
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2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 単一分子性伝導体 / ディラック電子系 / 分子運動自由度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度、本研究室は単一分子性伝導体[Pt(dmdt)2]が常圧下において、ディラック電子系である事を報告した。今年度では、同形構造をとる[Ni(dmdt)2]を合成し、その構造と物性を調べた。第一原理DFTに基づくバンド構造計算より、[Ni(dmdt)2]はフェルミエネルギー付近にディラック・コーンが存在し、分子性ディラック電子系であることが判明した。[Ni(dmdt)2]の伝導度は室温で約100 S/cm高い伝導度を示し、温度依存性をほとんど示さない。[Ni(dmdt)2]の磁化率は室温で非常に小さくて、温度の低下とともに急激に減少した。約70 K以下では-2.1 × 10-4 emu/molのほぼ一定値になり、反磁性的な振る舞いを示した。これは、ディラック電子系特有の反磁性なのではないかと考えられる。
また、拡張TTFジチオレン配位子etdtを用いて、新しい単一分子性伝導体[Au(etdt)2]の合成と物性測定を行なった。単結晶X線構造解析結果、中性[Au(etdt)2]は、溶媒分子であるTHFを含んでおり、非常に珍しい単一分子性伝導体である。中心金属Auは平面四配位であり、錯体全体はだいたい平面的な構造を成していたが、配位子の末端部分が少し折れ曲がった構造を成していた。これは含んでいるTHF分子の影響であると考えられる。[Au(etdt)2]はダイマーを形成し、ab面に二次元構造を作り、c軸方向に沿って層状構造をしていた。粉末試料の伝導度は室温で0.2 S/cmであり、半導体的な振る舞いを示した。また、約0.6%磁性不純物（S = 1/2）をのぞくと室温での磁化率は非常に低い値3.0 × 10-5 emu/molであり、バンドギャップを持つ非磁性状態にあると予想される。
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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
当初の計画では、分子末端に運動自由度を有するジチオレン配位子と異なる中心金属が形成する単一分子性錯体を合成し、それらの構造決定と物性測定を行い、新規な単一分子性伝導体の開発を行うことが目的である。今年度では初の常圧分子性ディラック電子系である[Pt(dmdt)2]と同形構造をとる[Ni(dmdt)2]の微小単結晶を得ることができた。物性測定、バンド計算を行ったところ、[Ni(dmdt)2]も分子性ディラック電子系であることが判明した。また、BEDT-TTFと類似分子末端をもつジチオレン配位子etdtを用いて、溶媒分子を含む珍しい単一分子性伝導体[Au(etdt)2]の微小単結晶を得ることができた。その電気伝導度と磁化率測定を行ったところ、[Au(etdt)2]はバンドギャップを持つ半導体であることが分かった。
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| Strategy for Future Research Activity |
一連の単一分子性伝導体[M(dmdt)2] (M = Ni、Pd、Pt)は同型構造を持つことがわかった。現段階では[Pt(dmdt)2]、[Ni(dmdt)2]とも分子性ディラック電子系であることが判明したより、今後[Pd(dmdt)2]を中心に検討を行うと考えている。また、単一分子性伝導体に関しては、正確な物性評価のための単結晶作成が主な課題である。今後結晶作成法の改善等により更に大きな単結晶を合成し、今年度で実現できなかった磁気抵抗測定や角度分解光電子分光(ARPES)測定を行う予定である。
一方、本今年度で新たに作成した[Au(etdt)2]は、溶媒分子を含んでいる非常に珍しい単一分子性伝導体である。しかし、現段階で微小単結晶しか得られていない。来年度は、詳しい物性研究を行える単結晶の合成を行いたい。更に、中心金属を変えて、新しい単一分子性伝導体系[M(etdt)2] (M = Ni、Pd、Pt)などを中心に検討を行うと考えている。
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| Causes of Carryover |
端数残額である。
少額であるため、次年度の予算に合算し、薬品などの部品費をとして使用予定である。
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