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Development of Metal-Organic Frameworks (MOFs) with Quantum Spin Liquid (QSL) States.

研究課題

研究課題/領域番号 21K14600
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分32020:機能物性化学関連
研究機関熊本大学 (2022-2023)
名古屋大学 (2021)

研究代表者

張 中岳  熊本大学, 国際先端科学技術研究機構, 准教授 (00755704)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードQuantum spin liquids / Metal-Organic Frameworks / Magnetic Properties / Topological properties / Metal-Organic Framework / quantum spin liquids / Kitaev spin liquids / In situ 測定 / 量子物性 / 電気化学 / Quantum Spin Liquid / Frustrated magnets / Solid-state Physics / Strongly Correlated
研究開始時の研究の概要

This research is to develop a series of strongly correlated MOFs with quantum spin liquid (QSL) ground states and examine their physical properties under the ultralow temperature, in order to explore new quantum features within materials with designable structural topologies.

研究成果の概要

(1)ex situ磁気測定法を使用して、2D MOF Cu-THQ(THQ=1,2,4,5-テトラヒドロキシベンゾキノン)の電気化学プロセスにおける電子状態とスピン状態の変化をモニタリングしました。(2)磁場下での磁化率、熱容量、およびH-NMR測定を行うことで、QSL候補MOF、Cu3(HHTP)2の量子相転移と相図を解明しました。(3)超低温で、キタエフQSL候補MOF、Ce2(ox)3.10H2Oの磁化率との熱容量を測定し、磁気基底状態を調べました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

、MOF材料に関する超低温物理測定を実施し、MOF固有の電子状態や磁性状態を明らかにした研究も極めて限られている。したがって本研究は、構造トポロジーからトポロジカル状態への有望な変換について提案する最初の研究であると考えられる。さらに凝縮系物理学と合成配位化学とを組み合わせた最初の研究ともなる。結晶工学から予測可能な構造トポロジーからトポロジー状態を導き出して、異方性の強いスピンカチオンをハニカム格子に配列したMOFを作製し、キタエフQSL基底状態を持つ、量子コンピューターで応用する可能な新物質を発見することを目標とします。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Wayne State University(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Wayne State University(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Solvation/desolvation induced reversible distortion change and switching between spin crossover and single molecular magnet behaviour in a cobalt(<scp>ii</scp>) complex2024

    • 著者名/発表者名
      Zenno Hikaru、Sekine Yoshihiro、Zhang Zhongyue、Hayami Shinya
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 53 号: 13 ページ: 5861-5870

    • DOI

      10.1039/d3dt03936f

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Magnetometric Characterization of Intermediates in the Solid-State Electrochemistry of Redox-Active Metal-Organic Frameworks2023

    • 著者名/発表者名
      Chen Qi、Zhang Zhongyue、Awaga Kunio
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: - 号: 196

    • DOI

      10.3791/65335

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermally stable proton conductivity from nanodiamond oxide2023

    • 著者名/発表者名
      L. I. Ardhayanti, Md. S. Islam, M. Fukuda, Y. Sekine, S. Hayami
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 59 号: 53 ページ: 8306-8309

    • DOI

      10.1039/d3cc02016a

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cu2NiSnS4 Nanoparticles Supported on rGO for Dual Frequency Range Electromagnetic Shielding2023

    • 著者名/発表者名
      Cai Ze、Islam Md. Saidul、Fukuzaki Masahiro、Rahman Mohammad Atiqur、Matsuda Junko、Zhang Zhongyue、Sekine Yoshihiro、Bateer Buhe、Hayami Shinya
    • 雑誌名

      ACS Applied Nano Materials

      巻: 6 号: 23 ページ: 21980-21990

    • DOI

      10.1021/acsanm.3c04196

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Graphite-like Charge Storage Mechanism in a 2D π?d Conjugated Metal?Organic Framework Revealed by Stepwise Magnetic Monitoring2023

    • 著者名/発表者名
      Chen Qi、Adeniran Olugbenga、Liu Zhen-Fei、Zhang Zhongyue、Awaga Kunio
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 145 号: 2 ページ: 1062-1071

    • DOI

      10.1021/jacs.2c10650

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Magnetometric Characterization of Intermediates in the Solid-state Electrochemistry of Redox Active Metal-Organic Frameworks2023

    • 著者名/発表者名
      Chen Qi、Zhang Zhongyue、Awaga Kunio
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Topophysical Chemistry of Metal-Organic Frameworks2024

    • 著者名/発表者名
      Zhongyue Zhang
    • 学会等名
      ACCC9
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Strongly Correlated Phenomena in Two Dimensional Coordination Polymers2023

    • 著者名/発表者名
      Zhongyue Zhang
    • 学会等名
      ICSM2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Strongly Correlated Phenomena in Two Dimensional Conjugated Metal Organic Frameworks2023

    • 著者名/発表者名
      Zhongyue Zhang
    • 学会等名
      ICMM2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Graphite-like Electron Adsorption Mechanism of 2D Semiconductive MOF's in Solid-state Electrochemistry2022

    • 著者名/発表者名
      張中岳
    • 学会等名
      錯体化学第72回討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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