2012 Fiscal Year Annual Research Report
光応答性低次元錯体の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Coordination Programming - Science of Molecular Superstructures for Chemical Devices |
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| Project/Area Number |
24108731
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
佐藤 治 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (80270693)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 一次元鎖磁石 / 光応答 / 金属錯体 / 磁性 / 電子移動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光や熱、圧力等の外部刺激により磁気特性、電気伝導性などの様々な物性を自由に制御できる新しい物質の開発を目指した研究が盛んに行われている。外場応答性を有する物質は、分子メモリやスイッチング材料などへの応用が期待されている。今回我々は配位プログラミングに基づき、優れた光・磁気・電子機能を有する新規刺激応答型低次元金属錯体を合成することを目指し研究を行い、光照射により単一次元鎖磁石にスイッチする一次元鉄コバルト錯体 (錯体1：{[Fe(PzTp)(CN)3]2Co(4-styrylpyridine)2；PzTp = tetrakis(pyrazolyl)borate) を開発することに成功した。光誘起金属間電子移動を示す一次元物質を開発するために、コバルトが窒素六配位構造を有し一次元鎖同士が磁気的に分離された構造を持つ錯体1を設計・合成した。錯体1は温度変化によりFe-Co間電子移動を示した。300Kから温度を下げると約230Kでヒステリシスを伴う磁化の変化が観測された。錯体1に532nmのレーザー光を照射し鉄-コバルト間電荷移動吸収バンドを励起したところxT値の著しい増加が観測された。これは、鉄からコバルトへの電子移動が誘起されFeII-LS-CN-CoIII-LSからFeIII-LS-CN-CoII-HSへの変化が起きたためである。光照射後加熱すると、準安定状態（FeIII-LS-CN-CoII-HS）から最安定状態（FeII-LS-CN-CoIII-LS）への緩和が誘起されxT値は約100Kで光照射前の値に重なった。錯体1の光照射後の交流磁化率を測定したところ、実部、虚部共に周波数依存性を示した。この結果は、錯体1が光照射により単一次元鎖磁石に変化したことを示している。
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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
刺激応答型材料の開発が近年盛んに行われているが、クラスターや低次元錯体での研究例は比較的少なく今後の重要な研究課題である。本研究では光や温度、電場等の外場により電子移動、スピン転移、電子移動結合スピン転移、プロトン移動、構造異性が誘起され、磁性、誘電性、光学特性が巨大スイッチング特性を示す革新的多重機能性低次元錯体（金属錯体クラスター、一次元錯体）を開発することを目指した。特に、２４年度は金属間電子移動、金属配位子間電子移動、スピン転移を示す一次元錯体の合成を中心に実験を行うことを計画した。その結果、研究実績に記述したように、一次元錯体の構築素子と配位子を精密に設計することによりシアノ架橋系で電子移動による可逆な物性変化を示す新物質の開発に成功した。従っておおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
２４年度の研究と配位プログラミングを基礎に、光誘起スピン転移により単一次元鎖磁石にスイッチする一次元鉄錯体の開発を行う。さらに、硝酸イオンを配位子として利用することで、一次元構造体の磁気特性を硝酸イオンの構造変化で可逆にスイッチできる新材料を合成する。また、プロトン移動を示す分子群を配位子として利用し、電子移動、スピン転移とプロトン移動が結合し、磁性変化と誘電性が相乗効果を示す新物質を合成する。得られた結果は量子化学計算を専門とする理論家と議論を行い、機能性低次元材料開発にフィードバックする。研究成果は論文や国際会議で積極的に発表する。
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