スタッキングナノワイヤーにおけるスピン液体状態のNMR・μSRによる研究

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K03548
• Research Institution: Sophia University
• Principal Investigator: 後藤 貴行 上智大学, 理工学部, 教授 (90215492)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 栄男 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (40327862) ; 石井 康之 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (90391854) ; 堀 顕子 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (90433713)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ナノワイヤー / NMR / 一次元磁性体

Outline of Annual Research Achievements

最近、研究分担者（堀）らによって合成された金属ナノワイヤーはその１本１本が独立した錯体鎖であり、その物性に興味が持たれている。構造的には、酸素が四配位したCu原子の周りに四つの六員環が対称的に配置した二種類の平板状分子が、静電相互作用によって交互にスタックしたものであり、空気中で安定に存在する。また、金属原子としてCu, Pt, Pd等を利用でき、隣接距離は3.61Åと狭く、金属原子同士の直接結合を実現できる可能性がある。
本研究は、これらの物質群のうち、Cu一次元鎖について、低温での磁気物性を明らかにすることが主たる目的である。磁化率の温度依存性は２Ｋまで異常なく、ほぼキュリーワイス則に従う。ワイス温度は0.8(1)K程度と正であり、本系は一次元反強磁性体であることが明らかになった。
今後、(1)異なる錯体種による相互作用の大きさの変化（今年度、ナフチル錯体では相互作用が大きくなることが明らかになった）、(2)1H核のNMR縦緩和率の温度依存性によるCuスピンの動的性質（緩和率の温度のべきに従うが、べき指数の磁場依存性が、単純なラッティンジャー液体としては説明出来ない）、(3)多足系の合成及び物性測定（二足試料は作製を終え、現在、磁化・NMR測定が進行中であり、スピン励起ギャップの存在について検討中）、を目指して研究を進める。また、今後、μSRの測定についても課題申請・試料準備を行って行く。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

異なる錯体分子を持つ二種類の単鎖試料について、磁化率とNMRスペクトル、緩和率の温度依存性の測定を終えている。反強磁性相互作用の大きさが錯体の構造によって異なることが明らかになった。
２足構造の分子試料について、磁化測定を終え、スピン励起エネルギーギャップの存在について現在、解析・検討中である。

Strategy for Future Research Activity

２足、３足試料についての磁化測定を行い、反強磁性相互作用の大きさを見積もり、また基底状態の磁性をNMRとともに明らかにして行く。
一方、ミュオンラベリング電子法によって、鎖上を動く電子拡散が存在するかどうかを調べ、本系の伝導性について議論することも検討中である。類似構造を持つ関連物質については既にミュオン実験のビームタイム（英国・RAL）を得ており、測定準備に入っていたが、世界的な事情により延期となった。
現在、論文投稿中であり、最終年度内に出版できると期待される。

Causes of Carryover

物理学会の現地開催中止によって生じた余剰金について、翌年度については諸般の事情により、遠隔の研究ミーティングが必要になると考えられるため、その実施用の機材（webカメラ等）の購入に充当する。