2020 Fiscal Year Annual Research Report
電気化学的な手法による電荷移動型集積体薄膜の創製と磁気機能制御
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19K15518
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
関根 良博 熊本大学, 大学院先導機構, 准教授 (40733465)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 金属錯体化学 / 電子ドナー・アクセプター / 磁性 / 薄膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電荷移動錯体は、電子ドナー(D)・アクセプター(A)間の電荷移動に伴い電子や磁気スピンが相乗的に機能する為、良好な電気伝導性や特異な磁気特性を示す。π-πスタック等の非共有結合によって弱く集積したDA孤立分子系と比較して、DAユニットが共有結合により連結するDA集積体系は『磁気格子の構築』や『空孔の設計・制御』が期待できる。
本研究では、電子ドナー(D)と電子アクセプター(A)が共有結合的に連結した電荷移動型多孔性磁石(D/A－MOF)を研究対象化合物として、薄膜化の構築と電子・磁気的性質のスイッチングを目的として行った。D/A-MOFは、電荷・スピン・格子を協奏的に制御可能な化合物群である。
D/A－MOFが酸化還元活性なD/A分子により構築されることから、本研究では電気化学的析出法を適用した。これは、酸化/還元により電極表面上に生成した化学種をきっかけに分子間電子移動とCoulomb相互作用によって錯形成が生じることで、薄膜が形成される手法である。電子ドナーであるカルボン酸架橋ルテニウム二核錯体とアクセプターであるTCNQ誘導体を用いた電気化学的析出法により、電荷移動型集積体薄膜の構築に成功した。さらに、置換基の異なるD/A構築分子を用いることでさまざまなD/A－MOF薄膜の最適な創出法を開拓した。新規D/A－MOF薄膜について、面内/面外X線回折測定によって結晶性/配向性を明らかにした。電気化学的な手法によりD/A－MOF薄膜への電子/正孔ドーピングを行い、電子状態を高速かつ劇的に変換可能な機能性薄膜材料を創出した。また、電気化学的酸化還元によりD/A-MOF薄膜の電子状態変化の可逆的・高速なスイッチングを達成した。
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