2022 Fiscal Year Annual Research Report
鉄フタロシアニン系分子性伝導体が示す巨大磁気抵抗効果を制御する分子設計の確立
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19H02691
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
松田 真生 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (80376649)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
花咲 徳亮 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (70292761)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | フタロシアニン / ポルフィリン / 分子性伝導体 / 分子結晶 / 磁気抵抗効果 / 強相関系 / モット絶縁体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ジシアノ鉄フタロシアニンFe(Pc)(CN)2からなる電気伝導性結晶は巨大な負の磁気抵抗効果を示す。その発現機構においてFeの局在dスピン(S=1/2)間の反強磁性相互作用、および、π伝導電子と局在dスピン間の磁気的相互作用Jπdの双方が重要な役割を担っているが、本課題ではこれらの相互作用の制御を通して巨大な負の磁気抵抗効果を制御し得る分子設計の確立を目指した。
Fe(Pc)(CN)2には多様な分子設計の自由度が存在する。例えば、Pcをそれと類似した分子構造をもつ環状配位子に置換すれば、π伝導電子が存在するHOMO準位を制御できる。また、軸位の配位子の置換では、局在dスピンが存在するd軌道準位の制御が可能となるはずである。種々の環状配位子と軸配位子、中心金属の組み合わせについて、量子化学計算と実験の結果から、分子設計によって確かにJπdの大小を制御できることとそれを反映した磁気抵抗効果の大きさの変調を確認できた。その中で、中心金属のスピン状態の制御も可能であることが分かり、高スピン状態の錯体からは従来の系を凌駕する大きな磁気抵抗効果を発現させることができることを見出している。分子設計と磁気抵抗効果の相関をまとめた学術論文を国際誌に投稿し受理された。
また、本課題を遂行する中で、単一成分伝導体の結晶にも取り組んだ。フタロシアニン錯体では圧力印加によって金属的電子状態を誘起できる可能性のある系を見出す一方、テトラベンゾポルフィリン錯体からなる新規ラジカルの結晶作製に成功した。ラジカルの配列はダイヤモンド格子を形成しており、特異な電子状態が期待される。この系でも中心金属の局在スピンの有無を反映した電気伝導性と磁性の変調、大きな磁気抵抗効果が観測されており、これらの成果の一部は国際学術誌にて発表することができた。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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