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2012 Fiscal Year Annual Research Report

複合スピン機能と柔軟な有機機能を併せ持つ超分子的磁性体の合成開発とその評価

Research Project

Project/Area Number 22350059
Research InstitutionThe University of Electro-Communications

Principal Investigator

石田 尚行  電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (00232306)

Project Period (FY) 2010-04-01 – 2014-03-31
Keywords分子性磁性体 / 集積型金属錯体 / 超分子科学 / 単分子磁石 / 高スピン分子 / 相転移
Research Abstract

今後のエレクトロニクス、スピントロニクスの発展のためには、分子を基調とする新規磁性体の中からメモリー、表示材料、磁気抵抗、マルチフェロイクスなどの複合機能性材料への応用発展性を示すことが重要である。一方で分子性材料に、「分子性物質/有機材料ならでは」という性質の導入も必要である。本課題ではこのような複合スピン系に、柔軟性、加工性、反応性、光吸収などの有機由来・分子由来の機能を導入した。
1.サーモクロミック有機磁性体:基底三重項ビラジカル (bpbn) の一連化合物群が、逐次構造相転移を示し、反磁性からS = 1/2常磁性、続いてS = 1常磁性となることを明らかにしている。反磁性相は薄いオレンジ色、常磁性相は濃赤色である。この一つの誘導体で、ビラジカルであるにも関わらず幅広い温度領域でS = 1/2常磁性を示すものを見いだした。この誘導体の中からS = 1/2常磁性のさらに半分のスピン量を示す新しい相を見いだした。
2.分子包接誘起磁性体、磁気検出型イオンセンサー:ラジカル置換のホスト・配位子分子を合成開発した。金属イオンの有無に従って、開いた構造から閉じた構造に変化する。このような構造変化を利用して、ビラジカルホスト分子が基底三重項から基底一重項へスイッチする例を見いだした。
3.有機ラジカル配位磁性材料:これまでに4f-3d 系単分子磁石を合成開発し、高周波 ESR を用いて 4f-3d 間交換相互作用を決定して研究を進めてきた。今回新たに有機ラジカルと希土類からなるヘテロスピン系を合成開発した。4f-2p系はこれまで類例が少ない。有機ラジカル配位の希土類錯体において、4f-2p 交換相互作用にも原子番号依存性が示された。さらに、構造パラメーターと磁気カップリング定数との間に良好な相関を描くことができた。これらは希土類元素の理解に大きく貢献するものである。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

磁化率の変化を伴う相転移物質の開発を主眼におき、2pスピン系や3dスピン系では順調に合成開発が進められている。さらに発展的課題として、磁気カップリングの元素依存性や構造依存性について重要な知見を得ることができた。構造相転移を導入して、磁気的相互作用の変化する温度領域を室温付近に高めることにおいては一定の成果が得得られた。エレクトロニクスへの応用は、室温動作が基本となるからである。また、ホストゲスト化学の導入も一定の成果をおさめた。これは特定のゲストイオンの検出試薬となる分析化学上の成果と見ることもできる。

Strategy for Future Research Activity

我々の研究グループは、中規模の測定装置には恵まれている。超伝導量子干渉磁束計には光反応用のアタッチメントが用意されている。これは従来無機化合物の光誘起励起スピン状態捕捉の実験に使ってきたが、有機化合物の光反応にも同様に適用可能である。しかし現在のところ、光反応の磁性材料の応用の面で研究上の停滞が見られる。有機骨格を用いた研究は、錯化学におけるスピンクロスオーバーほど実例が多くない。しかし、有機化合物は軽量かつ加工性に優位な点があり、ここに注力して研究展開を期待したい。

  • Research Products

    (22 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results) Presentation (11 results) (of which Invited: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] A New Family of Trinuclear Nickel(II) Complexes as Single-Molecule Magnets2013

    • Author(s)
      R. Biswas, Y. Ida, M. L. Baker, S. Biswas, P. Kar, H. Nojiri, T. Ishida, and A. Ghosh
    • Journal Title

      Chem. Eur. J.

      Volume: 19 Pages: 3943-3953

    • DOI

      10.1002/chem.201202795

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ground Triplet Pyrimidine-4,6-diyl Bis(tert-butyl Nitroxide) as a Paramagnetic Building Block for Metal-Organic Frameworks2013

    • Author(s)
      Y. Homma, A. Okazawa, and T. Ishida
    • Journal Title

      Tetrahedron Lett.

      Volume: 54 Pages: 3120-3123

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2013.04.008

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetic Study on Radical-Gadolinium(III) Complexes. Relationship between the Exchange Coupling and Coordination Structure2013

    • Author(s)
      T. Ishida, R. Murakami, T. Kanetomo, and H. Nojiri
    • Journal Title

      Polyhedron

      Volume: 66 Pages: 183-187

    • DOI

      10.1016/j.poly.2013.04.004

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Crystal Structures and Magnetic Properties of Two-Dimensional Copper(II) Complexes Bridged with Pyrazine-2-carboxamide2013

    • Author(s)
      M. Yoshida, T. Shimada, T. Ishida, and T. Kogane
    • Journal Title

      Polyhedron

      Volume: 66 Pages: 75-80

    • DOI

      10.1016/j.poly.2013.02.033

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Formation of Two Drastically Different MOFs Based on Mn(II)-Benzoate and Pyrazine with a Change in Seasonal Temperature: Structural Analysis and Magnetic Study2013

    • Author(s)
      P. Kar, Y. Ida, T. Ishida, and A. Ghosh
    • Journal Title

      CrystEngCom

      Volume: 15 Pages: 400-410

    • DOI

      10.1039/C2CE26258D

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Syntheses, Structures, and Magnetic Properties of Acetato- and Diphenolato-Bridged 3d-4f Binuclear Complexes [M(3-MeOsaltn)(MOH)x(ac)Ln(hfac)2] (M = ZnII, CuII, NiII, CoII; Ln = LaIII, GdIII, TbIII, DyIII; 3-MeOsaltn = N,N’-Bis(3-methoxy-2-oxybenzylidene)-1,3-propanediaminato; ac =Acetato; hfac- = Hexafluoroacetylacetonato; x = 0 or 1)2013

    • Author(s)
      M. Towatari, K. Nishi, T. Fujinami, N. Matsumoto, Y. Sunatsuki, M. Kojima, N. Mochida, T. Ishida, N. Re, J. Mrozinski
    • Journal Title

      Inorganic Chemistry

      Volume: 52 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1021/ic300594u

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Supramolecular Switch between Ground High- and Low-Spin States Using 2,2’:6’,2”- Terpyridine-6,6”-Diyl Bis(tert-butyl Nitroxide)2013

    • Author(s)
      T. Konno, K. Koide, and T. Ishida
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 2013 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1039/C2CC90275C

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Polyether-Bridged Bis(tert-Butyl Nitroxide) Paramagnetic Hosts Showing Receptor Ability to Calcium(II) and Barium(II) Ions2012

    • Author(s)
      S. Osada, N. Hirosawa, and T. Ishida
    • Journal Title

      Tetrahedron

      Volume: 68 Pages: 6193-6197

    • DOI

      10.1016/j.tet.2012.05.065

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spin-Crossover and Light-Induced Excited Spin-State Trapping Observed for an Iron(II) Complex Chelated with Tripodal Tetrakis(2-pyridyl)methane2012

    • Author(s)
      N. Hirosawa, Y. Oso, and T. Ishida
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 41 Pages: 716-718

    • DOI

      10.1246/cl.2012.716

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Exchange Coupling in TbCu and DyCu Single-molecule Magnets and Related Lanthanide and Vanadium Analogs2012

    • Author(s)
      T. Ishida, R. Watanabe, K. Fujiwara, A. Okazawa, N. Kojima, G. Tanaka, S. Yoshii, and H. Nojiri
    • Journal Title

      Dalton Trans.

      Volume: 41 Pages: 13609-13619

    • DOI

      10.1039/c2dt31169k

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 3d-2p and 4f-2p Heterospin Molecules2013

    • Author(s)
      T. Ishida
    • Organizer
      Workshop on Molecular Magnets 2013
    • Place of Presentation
      Sendai
    • Year and Date
      20130219-21
    • Invited
  • [Presentation] 希土類イオンを含むヘテロスピン分子における磁気的相互作用2013

    • Author(s)
      石田尚行
    • Organizer
      東北大学卓越大学院研究会「金属錯体の固体物性最前線― 金属錯体と固体物性物理と生物物性の連携新領域を目指して ―」
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      20130204-20130206
    • Invited
  • [Presentation] Spin-Transition-Like Behavior in a Novel Heterospin Triad: Bis(nitroxide)-Chelated Nickel(II) Chloride2012

    • Author(s)
      Y. Homma and T. Ishida
    • Organizer
      International Symposium on Materials Science Opened by Molecular Degrees of Freedom (MDF2012)
    • Place of Presentation
      Miyazaki
    • Year and Date
      20121202-20121204
  • [Presentation] Magnetic and EPR Studies of S = 3 Nickel(II) Triangular Complexes Having μ3-Hydroxo- and μ3- Halogeno-Bridges2012

    • Author(s)
      Y. Ida, K. Miyamoto, E. Horn, M. L. Baker, H. Nojiri, and T. Ishida
    • Organizer
      The 13th International Conference on Molecule-Based Magnets (ICMM2012)
    • Place of Presentation
      Orlando
    • Year and Date
      20121007-20121010
  • [Presentation] Magnetic and EPR Studies on Radical-Lanthanide-Based Single-Molecule Magnets2012

    • Author(s)
      T. Ishida, R. Murakami, T. Kanetomo, M. L. Baker, S. Yoshii, and H. Nojiri
    • Organizer
      The 13th International Conference on Molecule-Based Magnets (ICMM2012)
    • Place of Presentation
      Orlando
    • Year and Date
      20121007-20121010
  • [Presentation] Crystal Structures and Magnetic Properties of Two-dimensional Copper(II) Complexes Bridged with Pyrazine-2-carboxamide2012

    • Author(s)
      M. Yoshida, T. Shimada, T. Ishida, T. Kogane
    • Organizer
      The 13th International Conference on Molecule-Based Magnets (ICMM2012)
    • Place of Presentation
      Orlando
    • Year and Date
      20121007-20121010
  • [Presentation] Chemical Modification of 4f-3d Heterometallic [Ln2Ni]-type Single-Molecule Magnets2012

    • Author(s)
      A. Okazawa, T. Ishida, H. Nojiri, S. Yoshii, and N. Kojima
    • Organizer
      he 13th International Conference on Molecule-Based Magnets (ICMM2012)
    • Place of Presentation
      Orlando
    • Year and Date
      20121007-20121010
  • [Presentation] 4f-3dヘテロ金属錯体の磁気的相互作用2012

    • Author(s)
      石田尚行
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      20120918-20120921
    • Invited
  • [Presentation] A Novel Fluoride-bridged Ni(II) Trimeric Complex Having N-Alkylethylenediamine2012

    • Author(s)
      K. Miyamoto, Y. Ishikawa, E. Horn, Y. Ida, and T. Ishida
    • Organizer
      The 40th International Conference on Coordination Chemistry (ICCC40)
    • Place of Presentation
      Valencia
    • Year and Date
      20120909-20120913
  • [Presentation] Synthesis, Properties and Structure of Nickel(II) Tri-mer and Nickel(II) Mono-mer Complexes2012

    • Author(s)
      Y. Ishikawa, K. Miyamoto, E. Horn, Y. Ida, and T. Ishida
    • Organizer
      The 40th International Conference on Coordination Chemistry (ICCC40)
    • Place of Presentation
      Valencia
    • Year and Date
      20120909-20120913
  • [Presentation] Heterospin 4f-3d and 4f-2p Magnets2012

    • Author(s)
      T. Ishida, R. Murakami, T. Kanetomo, T. Shimada, S. Yoshii, and H. Nojiri
    • Organizer
      The Fujihara Seminar - Frontier and Perspectives in Molecule-Based Quantum Magnets
    • Place of Presentation
      Sendai
    • Year and Date
      20120508-10
    • Invited
  • [Remarks] Ishida, Takayuki

    • URL

      http://ttf.pc.uec.ac.jp/www.page/Ishida.html

URL: 

Published: 2014-07-24  

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