2021 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical Study of Spin Crossover Dynamics and Cooperativity in Transition-Metal Complex Crystals
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18K14234
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
安東 秀峰 山形大学, 理学部, 講師 (00754946)
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2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 遷移金属錯体結晶 / イオンの結晶内運動 / 電子状態 / スピン状態 / 核波動関数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，無数の金属イオンが配位子で連結された金属錯体結晶の電子・スピン状態変化と結晶内のイオンの運動との関連性に着目し，その理論的解明を目指した．電子状態の理論計算や（特に金属イオンの）電子・スピン状態変化の可視化手法の開拓，核波動関数計算プログラムの開発を行った．
理論研究の題材として溶媒分子やイオンを含む[Fe(2-pic)3]2+結晶の検討を当初予定していたが，研究進捗の観点から，類縁の鉄錯体結晶で，より単純な構造をもつプルシアンブルー（PB）とその類似体（プルシアンホワイト（PW）等）を取り上げた．PBやPWの細孔内をLiイオンが運動する際に，細孔骨格のFeイオンの電子・スピン状態が変化することを可視化して示した．内包イオンの運動とPB及びPW骨格の電子・スピン状態変化の協同性を初めて突きとめた研究と位置づけられる．また，微視的なイオン伝導経路や分子間相互作用の可視化により，内包イオンの直径や価数，骨格の微小なヤーン・テラー歪みが内包イオンの運動に顕著に影響し得ることを示した．
細孔内のイオンの量子力学的運動を明らかにするために，モデルハミルトニアンの構築と核波動関数計算プログラムの開発を行った．理論プログラムの検証のため，結晶骨格が一層単純なモデルとして有機多孔質結晶（Li内包フラーレン結晶）を取り上げた．分子間相互作用の可視化と核波動関数のエネルギー分割，実験のテラヘルツ吸収分光スペクトルの定性的再現を達成し，プログラムの有用性に確かな手応えを得た．金属錯体結晶への応用を視野に入れ，また時間発展への拡張も容易である．
本研究で開発・応用した理論手法を組み合わせ，様々な金属錯体結晶へ適用することで今後，金属錯体結晶の協同性について理解が益々深まるものと期待される．なお，成果報告した論文に加えて，現在，本研究に関して論文一報が査読中，二報が原稿取り纏め中である．
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Research Products
(6 results)
