2018 Fiscal Year Annual Research Report
金属酸化物ソフトクリスタルの創製と機能制御
Publicly Offered Research
| Project Area | Soft Crystals: Science and Photofunctions of Easy-Responsive Systems with Felxibility and Higher-Ordering |
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| Project/Area Number |
18H04500
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鈴木 康介 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (40595667)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ナノ材料 / 金属酸化物 / ポリオキソメタレート / 磁性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属酸化物は組成、構造、電子状態、金属間相互作用に応じて特異な光学特性、磁気特性、イオン伝導性、触媒特性等の多様な性質を示す。本研究では、申請者が開発してきた金属酸化物クラスターの精密無機合成技術を基盤として、構造や特性を制御できる「金属酸化物ソフトクリスタル」を創製することを目的としている。
初年度は、金属を配列したアニオン性金属酸化物クラスターの合成技術を確立するとともに、結晶内での分子配列を制御することから着手した。まず、三欠損型ゲルマノタングステートおよびシリコタングステートを無機多座配位子として利用し、Fe3+イオンと反応させることにより、大きく歪んだ六配位八面体Fe3+ (S = 5/2) 単核構造を有する金属酸化物クラスターを合成した。これらの構造体は、0.1 Tの外部磁場下において遅い磁化緩和を示した。金属酸化物内のヘテロ原子をケイ素からゲルマニウムに変えることで、Fe3+イオンの配位構造の歪みが大きくなり、磁化反転の活性化エネルギーが増大した。国際共同研究において、第一原理計算による検討結果とも良い一致を示すことを見出し、金属酸化物の磁気特性におけるヘテロ原子の影響を実験と理論の両面から解明した。
また、三欠損型シリコタングステートを用いて、分子内での強磁性相互作用により大きなスピンを有するVMn4クラスターを合成した。この構造体は結晶内における分子配列を制御することにより、特異な分子間長距離強磁性相互作用を示すことを見出した。この研究成果は、本研究領域内での共同研究によって得られたものである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
無機多座配位子を用いて、分子内での強磁性相互作用により大きなスピンを有するVMn4クラスターを合成しただけなく、結晶内での分子配列の制御により、従来の結晶性材料では見られなかった長距離強磁性相互作用の発現に成功した。さらに、これまで利用してきたタングステン酸化物クラスターに加えて、モリブデン酸化物クラスターの利用を可能にした点でも当初の計画以上に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに確立したアニオン性金属酸化物クラスターの合成技術およびソフトクリスタル合成技術を基盤として、アルキルアンモニウムとの複合化だけでなく、他のカチオン性化合物の利用や結晶作成条件を検討することにより、金属酸化物ソフトクリスタルの適用範囲を拡張する。また、反応条件の検討や有機保護基の利用等により、従来は利用が難しかった構造や組成の金属酸化物クラスターについても構造を制御した合成を可能にする。さらに、合成したソフトクリスタルの磁気特性評価や物性評価を行い、結晶内分子配列と物性との関係を解明する。
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