2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Novel Physical Properties of Supramolecular Charge Separation Compounds Containing Soft Matter Characters
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20H01862
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中澤 康浩 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (60222163)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 熱容量 / 磁気熱量効果 / 電荷分離 / 磁気冷却 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、空間的に広がったカチオン性、アニオン性のクラスターユニットが分離積層した構造や、ドナー性、アクセプター性の分子が異なった機能性ネットワークとして形成される電荷分離状態をもつ分子性化合物を対象に、強い分子間相互作用に根差した非平衡性や局所性をもった新しい物性開拓を行うことを目的としている。
アニオン型の骨格をもつM6[Rh4Zn4O(L-cys)12]・nH2O（RhZn系）の組成をもつ配位高分子を基礎構造に、カチオンクラスターの中心となるMサイトを希土類イオンGd3＋に単結晶―単結晶変換で置き換えたカチオンサイトがGd0.33[Gd4(OH)4(OAc)3]のような構造になる。これらの系ではカチオンの磁気クラスターがキュバン構造となり、間隙にはソフトな水分子が集積し超常磁性的な振る舞いを示した。Gd3+が密につまったこの多核ユニットでありながら、キュバンのフラストレーションによる長距離秩序の阻害により、低温まで大きなスピン縮退が残る。そのため、磁場の制御によって、低温で磁場に誘引された大きなエントロピー変化が現れる。磁気熱量効果、磁場中熱容量、磁化率等の測定を行い、磁気エントロピーを定量的な評価する実験を行い、Rh、Irを含んだアニオンフレームの系で、2Kにおいて15.15 Jkg-1K-1,17.49 Jkg-1K-1のエントロピーに相当する磁気冷却効果の発現を確認した。磁場中の熱容量測定からこの値が信頼性が高いことを検証した。
一方で、ドナーとアニオンの層状電荷分離構造をもつ分子性電荷移動錯体であるθ-(BEDT-TTF)2X（Xは1価のアニオン分子）における電荷秩序状態転移の近傍での熱測定を行い、転移の次元性とエントロピーを議論した。また、電荷がガラス状態に凍結すること伴う熱力学的なダイナミクスを作成した高感度交流熱測定によって検出した。
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
研究成果の一部は、大阪大学理学研究科附属熱・エントロピー科学研究センター、物性物理科学研究室のHPに掲載している。
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[Journal Article] Magnetoelectric, spectroscopic, optical and elastic properties of Co-doped BaTiO3 ceramics2023
Author(s)
R. Bujakiewicz-Koronska, L. Gondek, L. Vasylechko, M. Balanda, E. Juszynska-Galazka, M. Galazka, D. Majda, W. Piekarczyk, A. Zywczak, A. Cizman, M. Sitarz, P. Jelen, W. Salamon, P. Czaja, J. Jedryka, K. Koronski, A. Kalvane, K. Gornicka, E. Markiewicz, S. Yamashita and Y. Nakazawa
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Journal Title
Journal of Alloys and Compounds
Volume: 946
Pages: 169344 1-17
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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