2019 Fiscal Year Research-status Report
機能性金属錯体における分子間相互作用の役割とその応用
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19K05402
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
高橋 一志 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (60342953)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | スイッチング現象 / メカニズム / スピンクロスオーバー / 分子間相互作用 / 熱力学的解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スイッチング特性を持つ分子性物質のスイッチング温度やスイッチング挙動を自在に制御することは、分子性物質のスイッチングのメカニズムの解明という基礎的な観点からも機能性材料としての応用の観点から非常に重要な課題である。遷移金属錯体の中心金属イオンのスピン状態が低スピンと高スピンとの間で変化するスピンクロスオーバー錯体はこのようなスイッチング特性を有する機能性分子性錯体の一種である。以前我々は温度ヒステリシスを伴う協同的スピン転移を示す中性ヘテロレプティック鉄(III)スピンクロスオーバー錯体について報告した。今年度、その拡張パイ共役系誘導体を合成し、構造と磁性を検討したところ、室温で急激なスピンクロスオーバーを示すことを見出した。これら二つの錯体のスピンクロスオーバー転移のメカニズムを明らかにするため、それぞれの錯体について熱力学的な解析を実験と理論計算、双方から検討した。その結果、固体におけるスピンクロスオーバー転移エンタルピーは、錯体分子のエンタルピー変化に加え、結晶の格子エンタルピーの大きな寄与があることが明らかになった。さらに、格子エンタルピー変化には、分子間相互作用と一般に考えられている原子間の短距離接触を持つ最近接相互作用の変化に加え、原子間接触のない次近接分子間に働く分散相互作用の変化の大きな寄与があることが判明した。分子性物質のスイッチング現象を考える上で、最近接相互作用のみでなく次近接相互作用を考察することがスイッチングメカニズムを明らかにする上で重要であることを明らかにすることができた。そのほかにも関連する鉄(III)錯体や鉄(II)錯体において、スピンクロスオーバー転移に伴う新規な相転移現象を見出している。これらのメカニズムの解明へ向け検討を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は、計算化学に基づく分子間相互作用の解析法について新たに検討し、対象とする中性スピンクロスオーバー錯体の解析に応用することができることを実験的に確かめることができた。今回得られた分子間相互作用の解析による知見が、様々な分子性金属錯体のスイッチングメカニズムを解明するために重要な手法であることが示唆されるため、今後の様々な物質系への研究の展開が期待できる。さらに、関連する鉄(II)錯体と鉄(III)錯体においてスピンクロスオーバー転移に伴う新規な相転移を見出すことにも成功している。こちらも今後の転移メカニズムの解明への研究展開が期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度、静電相互作用の影響の小さな中性鉄(III)錯体の分子間相互作用について計算化学を利用した解析を行ったが、次は静電相互作用の強く働くイオン性スピンクロスオーバー錯体の解析にどのように応用していくか取り組む予定である。また、スピンクロスオーバー以外のスイッチング現象の解析に関しても展開していく。さらに、今年度見出したスピンクロスオーバー転移に誘起される新規な相転移現象に関しても、それらのメカニズムの解明へ向け、実験と計算の両面から研究を進めていく予定である。
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| Causes of Carryover |
予算申請時には磁化測定装置の立ち上げを行う計画であった。しかし、装置を稼働させるために定常的に必要なヘリウムの国内での供給が昨年度に入り逼迫する状況になり、様子を見るため立ち上げを見送った。今後のヘリウムの供給状況を見定め、当初の予定通り装置の立ち上げを行うか、ヘリウムの供給状況の逼迫が続いた場合、研究推進上で有用な試薬や物品の購入へ転用をし、予算の有効活用をしていくか決める。
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Research Products
(23 results)
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[Presentation] S=1/2 反強磁性鎖KCuMoO4(OH)の単結晶ESR測定II2020
Author(s)
恒石一義,高橋英幸,齋藤佑,原茂生,櫻井敬博,大道英二,高橋一志,大久保晋,太田仁,那波和宏,矢島健,岡本佳比古,廣井善二
Organizer
日本物理学会第75回年次大会
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[Presentation] S=1/2反強磁性鎖KCuMoO4(OH)の単結晶ESR測定2019
Author(s)
恒石一義,高橋英幸,齋藤佑,原茂生,櫻井敬博,大道英二,高橋一志,大久保晋,太田仁,那波和宏,矢島健,岡本佳比古,廣井善二
Organizer
日本物理学会2019年秋季大会（物性）
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