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ランタノイド金属を含む低配位金属錯体から成る単一イオン磁石への計算化学的研究

研究課題

研究課題/領域番号 21F51029
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
審査区分 小区分32010:基礎物理化学関連
研究機関東京都立大学

研究代表者

波田 雅彦  東京都立大学, 理学研究科, 教授 (20228480)

研究分担者 KUDUVA RADHAKRISHNAN VIGNESH  東京都立大学, 理学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2021-11-18 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2021年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード磁気物性 / 単分子磁石 / 金属錯体 / Spin-Hamiltonian
研究開始時の研究の概要

情報ストレージデバイスおよびQビットコンポーネントの作成を実現するためには、高温で磁荷を保持する単核遷移金属若しくはランタニド分子によって単一イオン磁石(SIM)を作成することがひとつの手段となります。しかし、これらのSIMの動作温度は、実用化には不充分であるので、磁気的動作を制御できるような分子環境を注意深く設計する必要があります。精密な量子化学計算と簡便なスピンハミルトニアンを組み合わせた革新的なアプローチによって磁気特性を予測する方法を採用することが望まれます。提案された分子ベースのSIMは最良の磁気特性材料の予測に貢献し、最終的な目標である室温SIMの実現が期待されます。

研究実績の概要

Our proposed research theme is modeling of spin-Hamiltonian parameters (zero-field splitting (D) and g-tensors) of transition metal (TM) and lanthanide (Ln) metal complexes using computational tools to understand their single-molecule magnetic (SMM) behavior. In this regard, nearly thirty model complexes such as two-, and three-coordinate divalent metal complexes of Fe, Co, and Ni, and Ln(III) complexes using bulky ligands have been optimized using Density Functional Theory (DFT) methods with B3LYP functional by GAUSSIAN 16 program. These optimization studies were very important to test the proposed theoretical protocols and, in some cases, lead to revision of our presented strategies earlier. Among the optimized molecules, I performed the ab initio CASSCF calculations on four molecules. For two Zn(II)-Ln(III) complexes, I have theoretically proven how a diamagnetic Zn(II) ion can help to enhance the energy barrier of lanthanide ions. For two Co(II) complexes, I have attempted to understand their origin of magnetic anisotropy in order to realize their SMM behavior. These results are discussed briefly here.
(i) Zn(II)-Ln(III) complexes (Ln = Dy (1) and Tb (2)): Experimental measurement reveals SMM behavior for Dy complex and no SMM behavior for Tb complex.
(ii) Co(II) (mononuclear (3) and dinuclear (4)) complexes: CASSCF calculations were performed to rationalize origin of magnetic anisotropy by computing g- and D-tensors for complexes 3 and 4 and to compute the magnetic exchange between the Co ions in 4, DFT calculations were performed.

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2022-02-08   更新日: 2024-03-26  

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