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強発光と高性能単イオン磁性を示す多機能性シアノ架橋型錯体の研究

研究課題

研究課題/領域番号 19J22088
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分34010:無機・錯体化学関連
研究機関東京大学

研究代表者

WANG JUNHAO  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードmolecular nanomagnet / luminescence thermometry / luminescence / single molecule magnet / luminescent thermometer / re-absorption effect / photoluminescence / luminescent thermometry / proton-conductivity
研究開始時の研究の概要

The approach of embedding the lanthanide(III) ions into the cyanido-bridged bimetallic framework with additional modification using the non-innocent organic ligands will be applied to achieve the material showing strong photoluminescence and high performing single ion magnetic behavior.

研究実績の概要

This year, following the research objective of searching for novel functional luminescent single-molecule magnets (SMMs) based on lanthanide complexes, I have focused on the magnetic and luminescent studies on a cyanido-bridged d-f bimetallic coordination framework built of Tb(III) and hexacyanocobaltate(III). Single crystal structure study unveiled that this framework can bear a topotactic transformation between an as-synthesized hydrated phase, {[Tb(H2O)2][Co(CN)6] 2H2O}0.7H2O, and its dehydrated phase, Tb[Co(CN)6], reversibly induced by room temperature hydration and thermal dehydration. As a consequence, the functional center, Tb(III) ion, exhibits a switchable characteristics on both magnetic and luminescent properties. Upon dehydration, the Tb complex converts into a highly symmetric trigonal prism geometry, which leads to a very large magnetic anisotropy with Orbach energy barrier over ca. 450 cm^(-1). Such high value is comparable to the very historical yet best Tb(III)- phthalocyaninato SMM system, and we proudly introduce a totally new class of high-performance Tb(III)-SMM in this work. In addition, the Tb-centered luminescence intensity and spectral pattern change due to the variation of ligand field, resulting in a modified optical thermometric characteristic. Notably, the working temperature ranges of SMM behavior and the optical thermometry for the dehydrated phase overlap largely between 6 K to 45 K. Such temperature overlap is to-date the widest, and it opened great possibility of real-time temperature monitoring for the functioning center of a SMM.

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 7件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Near-Infrared Emissive Cyanido-Bridged {YbFe2} Molecular Nanomagnets Sensitive to the Nitrile Solvents of Crystallization2021

    • 著者名/発表者名
      Liberka Michal、Boidachenko Kseniia、Zakrzewski Jakub J.、Zychowicz Mikolaj、Wang Junhao、Ohkoshi Shin-ichi、Chorazy Szymon
    • 雑誌名

      Magnetochemistry

      巻: 7 号: 6 ページ: 79-79

    • DOI

      10.3390/magnetochemistry7060079

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Tunable magnetic anisotropy in luminescent cyanido-bridged {Dy2Pt3} molecules incorporating heteroligand PtIV linkers2021

    • 著者名/発表者名
      Puzan Agnieszka、Zychowicz Mikolaj、Wang Junhao、Zakrzewski Jakub J.、Reczynski Mateusz、Ohkoshi Shin-ichi、Chorazy Szymon
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 50 号: 44 ページ: 16242-16253

    • DOI

      10.1039/d1dt03071j

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] SHG-active NIR-emissive molecular nanomagnets generated in layered neodymium(iii)-octacyanidometallate(iv) frameworks2021

    • 著者名/発表者名
      Jankowski Robert、Zakrzewski Jakub J.、Zychowicz Mikolaj、Wang Junhao、Oki Yurie、Ohkoshi Shin-ichi、Chorazy Szymon、Sieklucka Barbara
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry C

      巻: 9 号: 33 ページ: 10705-10717

    • DOI

      10.1039/d1tc00825k

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Holmium(iii) molecular nanomagnets for optical thermometry exploring the luminescence re-absorption effect2021

    • 著者名/発表者名
      Wang Junhao、Zakrzewski Jakub J.、Zychowicz Mikolaj、Vieru Veacheslav、Chibotaru Liviu F.、Nakabayashi Koji、Chorazy Szymon、Ohkoshi Shin-ichi
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 12 号: 2 ページ: 730-741

    • DOI

      10.1039/d0sc04871b

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Octacyanidorhenate(V) Ion as an Efficient Linker for Hysteretic Two‐Step Iron(II) Spin Crossover Switchable by Temperature, Light, and Pressure2020

    • 著者名/発表者名
      Chorazy Szymon、Charytanowicz Tomasz、Pinkowicz Dawid、Wang Junhao、Nakabayashi Koji、Klimke Stephen、Renz Franz、Ohkoshi Shin‐ichi、Sieklucka Barbara
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 59 号: 36 ページ: 15741-15749

    • DOI

      10.1002/anie.202007327

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Proton Conductive Luminescent Thermometer Based on Near-Infrared Emissive {YbCo2} Molecular Nanomagnets2020

    • 著者名/発表者名
      Junhao Wang, Jakub J. Zakrzewski, Michal Heczko, Mikolaj Zychowicz, Kosuke Nakagawa, Koji Nakabayashi, Barbara Sieklucka, Szymon Chorazy, Shin-ichi Ohkoshi
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 142(8) 号: 8 ページ: 3970-3979

    • DOI

      10.1021/jacs.9b13147

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dehydration-Hydration Switching of Single-Molecule Magnet Behavior and Visible Photoluminescence in a Cyanido-Bridged DyIIICoIII Framework2019

    • 著者名/発表者名
      Yue Xin, Junhao Wang, Mikolaj Zychowicz, Jakub J. Zakrzewski, Koji Nakabayashi, Barbara Sieklucka, Szymon Chorazy, Shin-ichi Ohkoshi
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 141(45) 号: 45 ページ: 18211-18220

    • DOI

      10.1021/jacs.9b09103

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Integrating SMM, luminescent thermometry, porosity, and high proton conductivity within a single molecule-based material2021

    • 著者名/発表者名
      Junhao Wang, Jakub J. Zakrzewski, Michal Heczko, Mikolaj Zychowicz, Kosuke Nakagawa, Koji Nakabayashi, Barbara Sieklucka, Szymon Chorazy and Shin-ichi Ohkoshi
    • 学会等名
      The 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2021), symposium of Frontiers of Molecular Magnetism [245]
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Holmium(III) SMMs Functioning as Optical Thermometers Based on Luminescence Re-Absorption Effect2021

    • 著者名/発表者名
      Junhao Wang, Jakub J. Zakrzewski, Mikolaj Zychowicz, Veacheslav Vieru, Liviu Chibotaru, Koji Nakabayashi, Szymon Chorazy and Shin-ichi Ohkoshi
    • 学会等名
      The 71st Conference of Japan Society of Coordination Chemistry
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Cyanido-Bridged Supramolecular Compound {YbCo2} with Multifunctionalities of Luminescent Thermometry, SMM, and Proton-conductivity2021

    • 著者名/発表者名
      Junhao Wang, Jakub J. Zakrzewski, Michal Heczko, Mikolaj Zychowicz, Kosuke Nakagawa, Koji Nakabayashi, Barbara Sieklucka, Szymon Chorazy and Shin-ichi Ohkoshi
    • 学会等名
      The 1st Asian Conference on Molecular Magnetism
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel Approach Towards Luminescent Ratiometric Thermometry Based on the Re-Absorption Effect of Ho(III) Molecular Nanomagnets2021

    • 著者名/発表者名
      Junhao Wang, Jakub J. Zakrzewski, Mikolaj Zychowicz, Koji Nakabayashi, Szymon Choazy and Shin-ichi Ohkoshi
    • 学会等名
      The 12th Research Forum Cryogenic Research Center
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Cyanido-Bridged HoIII-MIII (M = Co, Rh, and Ir) Dinuclear Molecules Showing Slow Magnetic Relaxation and Luminescence Thermometry Based on Re-Absorption Effect2021

    • 著者名/発表者名
      Junhao Wang, Jakub J. Zakrzewski, Mikolaj Zychowicz, Veacheslav Vieru, Liviu Chibotaru, Koji Nakabayashi, Szymon Chorazy and Shin-ichi Ohkoshi
    • 学会等名
      The 101th CSJ (the Chemical Society of Japan) Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Integrating Functionalities of SMM and Luminescent Thermometry into a Porous Proton-Conductor Based on Cyanido-Bridged d-f Assemblies2020

    • 著者名/発表者名
      Junhao Wang, Jakub J. Zakrzewski, Michal Heczko, Mikolaj Zychowicz, Kosuke Nakagawa, Koji Nakabayashi, Barbara Sieklucka, Szymon Chorazy and Shin-ichi Ohkoshi
    • 学会等名
      70th Conference of Japan Society of Coordination Chemistry
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Cyanido-Bridged {Co-Yb-Co} Supramolecular Network Showing SMM, Luminescence Ratiometric Thermometry, and Proton-conductivity2020

    • 著者名/発表者名
      Junhao Wang, Jakub J. Zakrzewski, Michal Heczko, Mikolaj Zychowicz, Kosuke Nakagawa, Koji Nakabayashi, Barbara Sieklucka, Szymon Chorazy, Shin-ichi Ohkoshi
    • 学会等名
      The 100th CSJ Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Improvement of the Photoluminescence and Single Ion Magnetism by the Approaches of Structural Rearrangement and Transition Metal Substitution2019

    • 著者名/発表者名
      Junhao Wang, Szymon Chorazy, Koji Nakabayashi, Barbara Sieklucka, Shin-ichi Ohkoshi
    • 学会等名
      Phase Transition and Dynamical Properties of Spin Transition Materials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Single ion magnets in multifunctional cyanido-bridged Ln-Co bimetallic assemblies2019

    • 著者名/発表者名
      Junhao Wang, Szymon Chorazy, koji Nakabayashi, Shin-ichi Ohkoshi
    • 学会等名
      The 69th Conference of Japan Society of Coordination Chemistry
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Luminescent SMM Showing Proton Conductivity2019

    • 著者名/発表者名
      Junhao Wang, Mikolaj Zychowicz, Michal Heczko, Koji Nakabayashi, Kosuke Nakagawa, Szymon Chorazy and Shin-ichi Ohkoshi
    • 学会等名
      The 13th Japanese-Russian Workshop on Open Shell Compounds and Molecular Spin Devices
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multifunctionalities of Proton-conductivity Luminescence and Single Molecule Magnetism in {YbCo2} supramolecular network2019

    • 著者名/発表者名
      Junhao Wang, Mikolaj Zychowicz, Michal Heczko, Koji Nakabayashi, Kosuke Nakagawa, Szymon Chorazy, Shin-ichi, Ohkoshi
    • 学会等名
      4th International Conference on Functional Molecular Materials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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