2020 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of Porous Magnet Realizing Concerted Responses between Gas Adsorption and Magnetic Phase Transition
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18K05055
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高坂 亘 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (70620201)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 多孔性配位高分子 / 多孔性磁石 / 吸着誘起物性変換 / 磁性変換 / 層状磁性体 / 分子磁性体 / MOF / 金属有機複合骨格 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度も，可逆な酸化還元能を持つ水車型二核錯体（[Ru2]）を電子ドナー(D)とし，TCNQを電子アクセプター(A)兼架橋配位子として用いることにより，D2A型の組成を持つ二次元層状配位高分子磁石を合成し，その磁気特性やガス・溶媒蒸気吸着特性について検討を行った．以下，顕著な特性が見られた化合物の概要を示す．
{[Ru2(2,4-F2PhCO2)4]2[TCNQ(OEt)2]}は，脱溶媒状態では2つある[Ru2]ドナーからTCNQ(OEt)2へと電子移動が起き，TCNQ(OEt)2 2- ジアニオンを持つが，ベンゼンや，p-キシレン，ジクロロメタン，1,2-ジクロロエタン，二硫化炭素など様々な溶媒蒸気を吸着させることで，ジアニオンから[Ru2]+への電荷移動が誘起され，TCNQ(OEt)2-ラジカルが生じる，柔軟な電子状態を持つ．脱溶媒相は，反磁性TCNQ(OEt)ジアニオンの存在により磁気相転移を示さないが，溶媒を吸着させた化合物はいずれも磁気相転移を示し，その多くは相転移温度が70-92 Kのフェリ磁性体へと変わる一方で，二硫化炭素を吸着させた場合では，相転移温度78 Kの反強磁性体となった．本結果は小分子の吸着により，磁石でない化合物を磁石へと変換した初めての例であり，さらには吸着させる化学種の種類に応じて，異なる磁気相転移温度，磁気秩序を持つ磁石へと変換した初めての例でもある．
本研究全体を通じ，様々な機構（O2スピンによる磁気相互作用の媒介，CO2と骨格の相互作用による電子的摂動，ホストゲスト間水素結合など）による多孔性層状磁石の吸着磁気応答性が明らかになり，これらは1) 層間磁気相互作用の変換，2) 層内電子状態の変換，の2つに大別することができる事が分かってきた．これらは，化学的刺激により駆動する磁気デバイスの開発・発展へとつながる成果であると考えている．
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