Development of Rare-Earth Radical Frameworks (RERF) and Functional Magnets

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21170
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 32:Physical chemistry, functional solid state chemistry, and related fields
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: Ishida Takayuki 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (00232306)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 畑中 信一 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (40334578)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2022-03-31
• Keywords: 有機ラジカル / 希土類イオン / 磁性材料 / 分子磁性

Outline of Final Research Achievements

We applied the science and technology of SMM physics and chemistry to polymeric rare-earth radical frameworks involving 2p-4f-heterospins. Before this project, there has been a grave problem: biradical compounds are highly reactive and deteriorated during the complexation reactions. In the present work, we found that biradicals having sterically bulky substituents like 2,4,6-triisopropylphenyl, tert-butyl, and bis(trifluoromethyl) groups are persistent during the complexation reactions, thus affording several 2p-4f hybrid oligomeric and polymeric magnets. The sample involving Tb(3+) displayed a magnetic hysteresis curve. Though these compounds are not three-dimensional, the present result can be regarded as a successful development of 2p-4f heterospin polymeric magnets.

Free Research Field

磁気化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

室温においても三重項分子としてふるまうビスニトロキシドを架橋配位子として用いた磁石を開発した。有機骨格部分はさまざまな構造上のチューニングが可能であるから、従来の無機材料磁石には思いもよらない性能や利用価値が生まれる。単分子磁石はそのうちの一つであり、高密度記録材料としての利用が検討されている。今回、有機無機ハイブリッドの無限ポリマー状錯体として２例を実際に得ることができ、そのうちTbイオンのものが磁気ヒステリシスを描いた。将来的には、高性能磁石は高トルクモーターに使えばエネルギー問題を解決し、磁気冷凍機に使えば脱フロン脱冷媒の社会を構築するなどの社会的意義がある。