2015 Fiscal Year Annual Research Report
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25800196
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
村川 寛 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (40611744)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 電気磁気結合 / 分子性物質 / フタロシアニン / 巨大磁気抵抗効果 / 分子内相互作用 / 分子性ヨウ化物 / 湿度敏感表面伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
分子性物質において強い電気磁気結合を実現するために、スピンの方向に依存した電気分極の出現が期待される非対称な分子結晶の候補として遷移金属フタロシアニンヨウ化物に注目して研究を進めた。真空中の200℃前後での加熱合成により新物質を含む複数種類の分子単結晶の合成に成功した。いずれの物質も磁性と特異な誘電特性を示すものの、9Tまでの範囲では明確な電気磁気結合は検出できなかった。この原因としては、極性構造を持つ分子構造は実現したものの結晶全体での空間反転対称性を十分に破れなかったことと、ヨウ素で隔てられた遷移金属間距離が大きいために磁気相互作用が弱いことが考えられる。一方で、磁性フタロシアニン分子伝導体を対象として、局在磁性密度が負の巨大磁気抵抗効果に及ぼす影響についての研究にも取り組んだ。これまで実験的に明らかにされていなかった分子性物質の巨大磁気抵抗効果の重要なパラメータである分子内相互作用（伝導電子スピンと局在スピン間の磁気相互作用）について、溶液中で磁性分子を単離化し、強力な酸化剤を用いた手法を駆使することにより、分子性物質としては極めて大きい強磁性的分子内相互作用が実現していることを明らかにした。この成果は2015年にPRB誌に掲載された。以上のように、分子性物質における磁性と誘電性の結合の実現には課題が残るものの、磁性と電気伝導性の関係についての研究は大きく進展した。さらに、本研究の過程でクロムを含む新型の2核錯体結晶の合成に成功したので、CCDC結晶データベースに登録した。この物質は真空中では絶縁体であるが、空気中の湿度により電気伝導度が数万倍にも増大することを発見した。この湿度敏感な表面電気伝導について、湿度変化に対する応答速度や検出感度など、湿度センサーとしての特性について詳細に測定し、それらの結果を日本物理学会で発表するとともに、論文にまとめて現在投稿中である。
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