2021 Fiscal Year Research-status Report
Study on Correlation between Magnetism and Electrical Conductivity in Electro-oxidized Actinide Phthalocyanine Complexes
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21K14644
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田端 千紘 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (60783496)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 結晶構造解析 / 帯磁率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ウランフタロシアニン錯体を合成し、種々のカウンターアニオンを用いて電解酸化を行うための環境整備および初期的な基本条件での合成・構造解析を実施した。環境整備として、電解還元装置の立ち上げとテスト、昇華精製炉の立ち上げとテストをそれぞれ実施した。作製した電解セルを用いてウラン（VI）の塩酸溶液を出発として電解還元操作を行い、ウラン（III）への還元が起こったことを示す暗赤色を呈色を確認した。さらに、ウラン（VI）硝酸溶液についても同様のテストを実施し、ヒドラジンを添加することでウラン（IV）へ還元ができることを確認した。昇華精製炉に関しては温度勾配を設けた環状炉を自作し、ウラン（IV）アセチルアセトン錯体を用いて動作確認を実施した。並行して、基本となるウランフタロシアニン錯体の結晶構造を単結晶X線構造解析により決定し、先行研究による報告と一致することを確認した。併せて中性錯体の磁化率および磁化の解析を行い、配位子場によって分裂した電子状態のうち、低エネルギー準位は擬縮退した２つの一重項であることを示唆する結果が得られた。このため、当該分子は単分子磁石の性質を示さないことが明らかになった。さらに、電解酸化で得られたフタロシアニン錯体のカチオン種についても初めて結晶構造を決定し、ウランイオンが不規則に欠損した構造を有することを明らかにした。これらの結晶構造について、量子化学計算の方面からも検証を行った。計算で得られた構造と実際の実験で決定した構造を比較し、カチオン種におけるカウンターアニオンとのパッキングの影響が結晶形成において重要な役割を担っていることを示唆する結果が得られた。これらの成果について国内学会にて口頭発表を行った。論文投稿については現在準備中であり、2022年度前期を目処に国際雑誌に投稿予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
フタロシアニン錯体を合成し、電解酸化を実施するための環境がおおむね整った。初期的な実験（構造決定、磁気特性測定）は順調に完了しており、次年度以降における電解酸化による種々のカチオン種の合成を実施するための基盤を構築できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
ウランフタロシアニン錯体のカチオン種を複数種類合成し、まず結晶構造を決定する。続いて、電気伝導度などの輸送特性、帯磁率などの磁気特性を測定する。
2022年度より所属が京大からJAEAに変更になったが、ウランを使用できる実験環境はすでに整っており、装置類の移管手続きも滞りなく進行している。昇華精製炉に関しては今年度中の設置が難しいため、昇華精製操作は東北大学金属材料研究所の共同利用課題にて実施する予定である。当該課題はすでに採択済みであり、ウランを使用した共同利用実験実施の実績もあるため、スムーズに計画を進行することが可能である。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍によって参加を予定していた国際会議がオンライン開催となったため、旅費の計上額が予定よりも少なくなった。また、電解酸化に使用する直流電源について、計画時予定していた製品と同等の性能でより安価な製品を購入することができた。翌年度分として請求した助成金は、現地開催となる国際会議の参加費用（旅費、参加費）および、新しい所属先における昇華精製炉の製作費用に充てる。
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