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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

Research Project

Project/Area Number 19K05402
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

高橋 一志  神戸大学, 理学研究科, 准教授 (60342953)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
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
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。

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。

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。

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。

  • Research Products

    (23 results)

All 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Proximity coupling of superconducting nanograins with fractal distributions2020

    • Author(s)
      Uchino Takashi、Teramachi Nanami、Matsuzaki Ryosuke、Tsushima Emi、Fujii Shusuke、Seto Yusuke、Takahashi Kazuyuki、Mori Takao、Adachi Yutaka、Nagashima Yukihito、Sakaguchi Yoshifumi、Ohishi Kazuki、Koda Akihiro、Sakurai Takahiro、Ohta Hitoshi
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 101 Pages: 035146

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.101.035146

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ligand mixed-valence and electrical conductivity in coordination complexes containing a redox-active phenalenol-substituted ligand2019

    • Author(s)
      Dale Sarah、Bonanno Nico M.、Pelaccia Mark、Lough Alan J.、Miyawaki Atsuhiro、Takahashi Kazuyuki、Lemaire Martin T.
    • Journal Title

      Dalton Transactions

      Volume: 48 Pages: 8053~8056

    • DOI

      10.1039/C9DT01788G

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [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
  • [Presentation] メトホルミンからなる金属錯体の構造と性質2020

    • Author(s)
      三宅 倖輔,高橋 一志,菅原 健二,小川 渉
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
  • [Presentation] アゾビスフェノレート誘導体を有する遷移金属錯体の構造と酸化還元特性2020

    • Author(s)
      宮脇 敦大,高橋 一志,櫻井 敬博,太田 仁
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
  • [Presentation] アゾビスフェノレート鉄(III)錯体のスピン転移が誘起する結合異性現象2020

    • Author(s)
      宮脇 敦大,高橋 一志,櫻井 敬博,太田 仁]
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
  • [Presentation] スピンクロスオーバー(SCO)によって誘起される鉄(II)錯体の構造転移2020

    • Author(s)
      東 亮介,高橋 一志,櫻井 敬博,太田 仁
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
  • [Presentation] 鉄(III)錯体のスピン転移に伴う結合異性化2019

    • Author(s)
      宮脇 敦大,高橋 一志
    • Organizer
      第10回サイエンスフロンティア研究発表会
  • [Presentation] アニオンのサイズ形状による鉄(II)スピンクロスオーバー錯体の磁気挙動の変化2019

    • Author(s)
      東 亮介,高橋 一志
    • Organizer
      第10回サイエンスフロンティア研究発表会
  • [Presentation] 鉄(II)錯体におけるスピンクロスオーバー誘起構造転移2019

    • Author(s)
      東 亮介,高橋 一志,櫻井 敬博,太田 仁
    • Organizer
      若手フロンティア研究会2019
  • [Presentation] 二種類の配位部位を持つ多座配位子錯体の配位構造制御2019

    • Author(s)
      杉谷 真歩,高橋 一志
    • Organizer
      若手フロンティア研究会2019
  • [Presentation] スピン転移が誘起する新奇な結合異性2019

    • Author(s)
      宮脇 敦大,高橋 一志,櫻井 敬博,太田 仁
    • Organizer
      若手フロンティア研究会2019
  • [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)
  • [Presentation] 原子価互変異性金属錯体における電気分極の分光観測2019

    • Author(s)
      知念 拓己,渡邊 臨及,金川 慎治,塩田 淑仁,吉澤 一成,高橋 一志,佐藤 治,山本 薫
    • Organizer
      第13回分子科学討論会
  • [Presentation] The structure of the photoinduced state of the spin-crossover hybrid system2019

    • Author(s)
      T. Ishikawa,T. Okazaki,D. Nishida,Y. Sudo,Y. Okimoto,S. Koshihara,M. Hada,A. Miyawaki,K. Takahashi
    • Organizer
      13th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Optical study of the photo-induced state of the spin-crossover hybrid system2019

    • Author(s)
      D. Nishida,T. Ishikawa,T. Okazaki,Y. Sudo,Y. Okimoto,S. Koshihara,A. Miyawaki,K. Takahashi
    • Organizer
      7th Asain conference on coordination chemistry
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] スピンクロスオーバー相転移を起こす複合磁性材料における光誘起状態の構造解析2019

    • Author(s)
      石川忠彦,西田大介,沖本洋一,腰原伸也,佐藤文菜,一柳光平,深谷亮,宮脇敦大,高橋一志
    • Organizer
      2019年日本物理学会2019年秋季大会(物性)
  • [Presentation] 赤外領域光学スペクトルからみたスピンクロスオーバー相転移を起こす複合磁性材料における光誘起状態2019

    • Author(s)
      西田大介,石川忠彦,沖本洋一,腰原伸也,佐藤文菜,一柳光平,深谷亮,宮脇敦大,高橋一志
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会(物性)
  • [Presentation] 赤外領域光学スペクトルからみたスピンクロスオーバー相転移を起こす複合磁性材料における光誘起状態2019

    • Author(s)
      西田 大介,石川 忠彦,沖本 洋一,岡崎 俊樹,数土 雄也,腰原 伸也,宮脇 敦大,高橋 一志
    • Organizer
      MRS-J第29回年次大会
  • [Presentation] ピリジン環を有する多座配位子を用いた配位高分子錯体の合成および構造評価2019

    • Author(s)
      杉谷 真歩,高橋 一志
    • Organizer
      第28回有機結晶シンポジウム
  • [Presentation] ヘテロレプティック鉄(III)錯体のスピンクロスオー バー転移と配位子の結合異性2019

    • Author(s)
      宮脇 敦大,高橋 一志,櫻井 敬博,太田 仁
    • Organizer
      錯体化学会第69回討論会
  • [Presentation] アゾ配位子を有する鉄(III)錯体のスピン転移誘起結合異性2019

    • Author(s)
      宮脇 敦大,高橋 一志,櫻井 敬博,太田 仁]
    • Organizer
      第28回有機結晶シンポジウム
  • [Presentation] 鉄(II)スピンクロスオーバー錯体における対アニオンのサイズ形状効果2019

    • Author(s)
      東 亮介,高橋 一志,櫻井 敬博,太田 仁
    • Organizer
      錯体化学会第69回討論会

URL: 

Published: 2021-01-27  

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