A Spin-Crossover High-Spin Phase Can Be a Magnetically Ordered Phase?

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K19006
• 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 宇都宮大学, 大学教育推進機構, 特任准教授 (40334578) ; 小林 義男 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (30221245)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: スピン転移 / スピンクロスオーバー / 構造相転移 / MOF / ラジカル

Outline of Final Research Achievements

The results are listed as follows. (1) Controllable hysteresis in iron(II) spin-crossover materials. (2) Solid-state organic spin transition as a dynamic covalent chemistry. (3) Intramolecular solid-state organic spin transition. (4) Singlet/triplet ground spin-state switch in bisnitroxide materials. (5) Two-dimensional coordination polymers of rare-earth coordination materials. (6) Development of spin-crossover ligands carrying a radical group. In conclusion, we developed several room-temperature spin-crossover complexes and room-temperature organic spin-transition compounds. Furthermore, we studied the possibility of control of magnetic interactions and cooperativities and extension to high-dimensional magnetic networks. Several checkpoints of the present project have been cleared.

Free Research Field

材料科学、錯化学、構造有機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

分子磁性研究者にとって室温で動作する磁石の開発は悲願である。純有機/分子磁石は磁気転移温度が極低温であることが難点（例えば液体He温度以下）であったから、実用温度とするには、パラダイムシフトが必要であった。本課題では構造転移を用いて解決を図る。この構造変換が磁気転移を誘起するシナリオにより、室温で動作する分子性磁性材料を得ることが目的である。分子磁性という学問分野は我国が世界に誇れる基幹物理化学の一つであって、この分野発の新規材料群で、学界・産業界に貢献することは意義深い。これまでに有機強磁性体や超高スピン分子は開発済みであるが、分子磁性分野からの応用展開は、国内外でまだ実績がない。