2015 Fiscal Year Research-status Report
酸化還元活性な多孔性配位骨格における特異的ガス吸着と電子・磁気物性の制御
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26810029
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高坂 亘 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (70620201)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 配位高分子 / 多孔性金属錯体 / 吸着選択性 / 分子磁性体 / ルテニウム / 強磁性体 / 多孔性磁石 / 誘電応答 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２７年度は研究計画の残り半分に相当する“ガス雰囲気下における磁気物性の検討”のためまず，1)カンタムデザイン社製磁気特性測定装置（MPMS）で用いるプローブの設計・作製を行った．その上で，これまでの物質設計をさらに進め，２）より高い電子供与性を持つ[Ru2]ユニットからなるフェナジン一次元鎖を合成し，その物性について検討を行った．さらに，集積体の次元性を拡張し３）[Ru2]ユニットとTCNQからなる，ガス吸着能を示す二次元層状強磁性体を合成し，ガス吸着下における磁気物性についての検討を行った．以下2)の結果について詳述する．
2) 一次元鎖状錯体，[Ru2(2,4,5-Me3PhCO2)4(phenazine)]が，CO2とNOについてのみゲートオープン型吸着を示すことを見いだした．同構造のRh一次元鎖においてはCO2吸着のみが見られた．特に，NOは骨格と強く相互作用しており，吸着温度(121 K)においては高真空下においても取り込まれたNOの完全な脱着は起こらなかった．この状態のサンプルを昇温させていくと，NOの脱着よりも先にNOの[Ru2]ユニットへの配位が起こり，NO付加体，[Ru2(2,4,5-Me3PhCO2)4(NO)2](phenazine)への構造変化が見られた．以上の過程を分光・誘電・磁気測定によるその場観測を行い追跡した．特に磁気測定からは，吸着されたNOの大部分はNO同士でダイマーとなり，磁気シグナルに寄与しないものの，一部のNOとの間にはフレームワークと強い反強磁性的相互作用が働いていることが示唆された．
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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
本課題の目的，” 多孔性配位骨格における特異的ガス吸着と電子・磁気物性の制御”を実現する上では，ガス吸着下における電子・磁気物性をモニターする手法の確立が不可欠である．ガス雰囲気下における電気物性測定については，前年度までに確立されており，ガス吸着による誘電率，交流電気伝導度の向上という現象も見いだされていた．一方，平成27年度は新たに，SQUIDによる，ガス雰囲気下における磁気測定系を立ち上げることが出来た．従って，吸着ガスと骨格の相互作用について，分光・構造・電気・磁気特性といった，多角的な観点から検討が行えるようになった．これは測定手法的な面における非常に大きな進展である．また，これまで一次元鎖状集積体を主な研究対象としてきたが，平成27年度は新たに二次元層状集積体も検討の対象とした．これは高次元性集積体の方が，興味深い磁気物性の発現を期待できるためである．その結果，従来見いだされてこなかった，二次元層状多孔性強磁性体を得ることに成功し，その磁気物性がガス吸着により大きく変化することが確認できている．研究目的の最後に掲げていた”吸着活性種を利用した反応場への利用”という観点からは研究の方向性が離れてきてしまっているものの，並行して掲げていた”吸着現象と同期した磁気・電気物性の発現”という観点からは重要な結果が得られており，最終年度へ向けての進展具合は概ね順調であると考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの物質探索を経て，興味深い物性（磁気相転移・中性-イオン性転移・電荷秩序状態など）と多孔性（～ ガス吸蔵能）を併せ持つ化合物が見いだされるようになってきた．本年度は特に，これまでの年度において確立してきた，ガス雰囲気下での物性測定について進めていく．
成果が期待される対象が増えてきた反面，その増加に伴い，従来放射光を利用して進めていた，ガス雰囲気下での構造解析が後手に回る様になってきており，ビームタイムをより効果的に利用していく必要がある．そのため，研究室レベルで簡易的に，ガス雰囲気下でのX線回折測定のためのシステムを整備する予定である．
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