導電性単分子量子磁石の磁気抵抗効果の発現

• 研究課題/領域番号: 24750119
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 機能物質化学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 加藤 恵一 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (80374742)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2013年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 単分子磁石 / 磁気抵抗効果 / 分子磁性体 / 分子性導体 / 希土類 / フタロシアニン / スピン依存伝導 / π電子 / スピントロニクス / 導電性単分子磁石

研究成果の概要

導電性単分子磁石（単分子磁石=SMM）の磁気抵抗効果を目指し研究を行った。良質で各種物性測定に十分耐えうる導電性SMM化合物[TbPc2]Ixを合成した（テルビウム=Tb,フタロシアニン=Pc）。TbPc2の安定な電気化学的酸化還元特性に注目し、電解法を用いてヨウ素ドープしながら結晶を作成した。
結晶構造に対応したc軸方向に一軸磁気異方性の強い系であり、磁気ヒステリシスは18 Kまで観測され電子構造を反映した半導体挙動を示した。また遅い磁化緩和現象を確認しSMMであることを明らかにした。スピン依存伝導は磁気ヒステリスの温度依存に対応しており、導電性ＳＭＭの磁気抵抗効果の観測に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Interactions on the Single-Molecule Magnet Properties of Terbium(III)–Phthalocyaninato Quintuple-Decker Complexes (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoji Hori, Keiichi Katoh, Nobuhiro Yasuda, Brian K. Breedlove, and Masahiro Yamashita
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 54 (7) 号: 7 ページ: 3297-3305
  • DOI: 10.1021/ic502951t
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Control of the Single-Molecule Magnet Behavior of Lanthanide-Diarylethene Photochromic Assemblies by Irradiation with Light (2014)
  • 著者名/発表者名: Dawid Pinkowicz, Min Ren, Li-Min Zheng, Saki Sato, Miki Hasegawa, Masakazu Morimoto, Masahiro Irie, Brian K. Breedlove, Goulven Cosquer, Keiichi Katoh, Masahiro Yamashita
  • 雑誌名: Chemistry－A European Journal 巻: 39 号: 39 ページ: 12502-12513
  • DOI: 10.1002/chem.201402647
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Variation of Kondo Tmenperature Induced by Molecule-Substrate decoupling in File Formation of Bis(phthalocyaninato)terbium(III) Molecules on Au(111) (2014)
  • 著者名/発表者名: Tadahiro Komeda, Hironari Isshiki, Jie Liu, Keiichi Katoh, Masahiro Yamashita
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 8 号: 5 ページ: 4866-4875
  • DOI: 10.1021/nn500809v
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Double-decker phthalocyanine complex: Scanning tunneling microscopy study of film formation and spin properties (2014)
  • 著者名/発表者名: Tadahiro Komeda, Keiichi Katoh, Masahiro Yamashita
  • 雑誌名: Progress in Surface Science 巻: 89 号: 2 ページ: 127-160
  • DOI: 10.1016/j.progsurf.2014.03.001
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of f-f Interactions on Quantum Tunnelling of the Magnetization: Mono- and Dinuclear Dy(III) Phthalocyaninato Triple-Decker Single-Molecule Magnets with the Same Octacoordination Environment (2014)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Katoh, Rina Asano, Akira Miura, Yoji Horii, Takaumi Morita, Brian K. Breedlove and Masahiro Yamashita
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 43 号: 21 ページ: 7716-7725
  • DOI: 10.1039/c4dt00042k
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Combined NMR Analysis of Huge residual Dipolar Couplings and Pseudocontact Shifts in Terbium(III)-Phtahlocyaninato Single-Molecule Magnets (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Damjanovic, K. Katoh, M. Yamashita, M. Enders
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 135 号: 38 ページ: 14349-14349
  • DOI: 10.1021/ja4069485
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlling the Dipole-Dipole Interactions between Terbium (III) Phthalocy aninato Triple-Decker Moieties through Spatial Control Using a Fused Ph thalocyaninato Ligand (2013)
  • 著者名/発表者名: Takaumi Morita, Keiichi Katoh, Brian K. Breedlove, Masahiro Yamashita
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 52 号: 23 ページ: 13555-13561
  • DOI: 10.1021/ic4020459
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variation of Kondo Peak Observed in the Assembly of Heteroleptic 2, 3-Naphthalocyaninato Phthalocyaninato Tb(III) Double-Decker Complex on Au(111) (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Komeda, H. Isshiki, J. Liu, K. Katoh, M. Shirakata, B. K. Breedlove, M. Yamashita
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 7 号: 2 ページ: 1092-1099
  • DOI: 10.1021/nn304035h
  • 査読あり
• [雑誌論文] 「単分子量子磁石」を用いた「量子分子スピントロニクス」の実現を目指して（下） πラジカルで近藤共鳴を制御する (2013)
  • 著者名/発表者名: 山下正廣、加藤恵一
  • 雑誌名: 現代化学 巻: 503 ページ: 48-52
  • NAID: 40019540740
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple-Decker Phthalocyaninato Dinuclear Lanthanoid(III) Single-Molecule Magnets with Dual-Magnetic Relaxations Processes (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Katoh
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 41 号: 44 ページ: 13582-13600
  • DOI: 10.1039/c2dt31400b
  • 査読あり
• [雑誌論文] 「単分子量子磁石」を用いた「量子分子スピントロニクス」の実現を目指して（上） 近藤共鳴との遭遇と単分子メモリー動作実現 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山下正廣、加藤恵一
  • 雑誌名: 現代化学 巻: 500 ページ: 38-42
  • NAID: 40019440817
  • 査読あり
• [学会発表] Synthesis and Characterization of Carbon Nanotube - Single Molecule Magnet Hybrids (2015)
  • 著者名/発表者名: Mudasir Ahmad Yatoo、中西亮、加藤恵一、山下正廣
  • 学会等名: 日本化学会第95回春季年会
  • 発表場所: 日本大学（千葉）
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 遅い磁化緩和挙動を示すテルビウム(III)-縮環フタロシアニン積層型錯体の合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 守田峻海, 加藤恵一, 高石慎也, Brian K. Breedlove, 山下正廣
  • 学会等名: 日本化学会第95回春季年会
  • 発表場所: 日本大学（千葉）
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] フタロシアニン積層型 Dy(III)錯体の f-f 相互作用と磁気特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 堀井洋司、加藤恵一、Brian K. Breedlove、山下正廣
  • 学会等名: 日本化学会第95回春季年会
  • 発表場所: 日本大学（千葉）
  • 年月日: 2015-03-26
• [学会発表] 長鎖置換基を導入したテルビウム-フタロシアニン積層型錯体の合成と磁気特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀江航介、加藤恵一、山下正廣
  • 学会等名: 錯体化学若手の会北海道・東北支部第6回勉強会
  • 発表場所: 東北大学（宮城）
  • 年月日: 2014-11-15
• [学会発表] Highest Reported Temperature for Hysteresis of the Magnetization of a Single-Molecule Magnet (2014)
  • 著者名/発表者名: Takaumi Morita, Keiichi Katoh, Brian K. Breedlove, Masahiro Yamashita
  • 学会等名: The 16th Japan-Korea Joint Symposium on Organometallic and Coordination Chemistry
  • 発表場所: 東北大学（宮城）
  • 年月日: 2014-10-24
• [学会発表] Magnetic behaviors of multiple-decker phthalocyaninato terbium(III) SMM complexes at relatively high temperature (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Horii, K. Katoh, Brian K. Breedlove, M. Yamashita
  • 学会等名: The 16th Japan-Korea Joint Symposium on Organometallic and Coordination Chemistry
  • 発表場所: 東北大学（宮城）
  • 年月日: 2014-10-24
• [学会発表] Magnetic behaviors of multiple-decker phthalocyaninato terbium(III) SMM complexes at relatively high temperature (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Horii, K. Katoh, Brian K. Breedlove, M. Yamashita
  • 学会等名: The 5th International Meeting on Spin in Organic Semiconductors
  • 発表場所: Egret Himeji （兵庫）
  • 年月日: 2014-10-15
• [学会発表] Highest Reported Temperature for Hysteresis of the Magnetization of a Single-Molecule Magnet (2014)
  • 著者名/発表者名: Takaumi Morita, Keiichi Katoh, Brian K. Breedlove, Masahiro Yamashita
  • 学会等名: 5th International Conference of Organic Semiconductors
  • 発表場所: Egret Himeji （兵庫）
  • 年月日: 2014-10-13
• [学会発表] In Situ Synthesis Metal Organic Frameworks Inserted Ferrocenium Ion Derivatives That Can Orientate Along Magnetic Field (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinichi Tomoguchi, Shinya Takaishi, Hiroaki Iguchi, Keichi Katoh, Brian Breedlove, Masahiro Yamashita
  • 学会等名: MOF2014
  • 発表場所: Kobe Convention Center (Kobe)
  • 年月日: 2014-09-29
• [学会発表] テルビウム(III)-フタロシアニン積層型錯体のNMRを用いた構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 守田峻海, Marko Damjanovic, 加藤恵一, Markus Enders, 山下正廣
  • 学会等名: 第64回錯体化学討論会
  • 発表場所: 中央大学（東京）
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] ヘキシルオキシ置換フタロシアニン積層型テルビウム二核錯体の構造と磁気特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 相澤憂、加藤恵一、山下正廣
  • 学会等名: 第64回錯体化学討論会
  • 発表場所: 中央大学（東京）
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] Clamshell 型フタロシアニンを用いたクアドラプルデッカー型テルビウム錯体の合成と磁気特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀井洋司・加藤恵一・Brian K. Breedlove、山下正廣
  • 学会等名: 第64回錯体化学討論会
  • 発表場所: 中央大学（東京）
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] ２次元ネットワーク構造を有するジカルボン酸架橋Mn(salen)錯体における磁気特性の対アニオン効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 前島夏奈、影澤幸一、加藤恵一、ブライアン・ブリードラブ、高石慎也、山下正廣
  • 学会等名: 第64回錯体化学討論会
  • 発表場所: 中央大学（東京）
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] [M(II)(edta)]を骨格とした新規2次元磁性体の構造とその磁気特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山林奨、影澤幸一、加藤恵一、Brian K. Breedlove、山下正廣
  • 学会等名: 第64回錯体化学討論会
  • 発表場所: 中央大学（東京）
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] 単分子磁石特性を有する金属内包フラーレンの探索と評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中西亮、佐藤純耶、加藤恵一、大町遥、北浦良、篠原久典、山下正廣
  • 学会等名: 第64回錯体化学討論会
  • 発表場所: 中央大学（東京）
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] 鎖アルコキシ置換基を導入したテルビウム-フタロシアニン積層型錯体の物性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀江航介、加藤恵一、山下正廣
  • 学会等名: 第64回錯体化学討論会
  • 発表場所: 中央大学（東京）
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] 二次元シート構造を有するジカルボン酸架橋マンガン(III)錯体の磁気的挙動に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 青野良賢、影澤幸一、加藤恵一、ブリードラブブライアン、山下正廣
  • 学会等名: 第64回錯体化学討論会
  • 発表場所: 中央大学（東京）
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] Terbium(III)-Fused Phthalocyaninato Triple-Decker Complex Having the Highest Magnetic Blocking Temperature (2014)
  • 著者名/発表者名: Takaumi Morita, Keiichi Katoh, Brian K. Breedlove, Masahiro Yamashita
  • 学会等名: Tohoku University’s Chemistry Summer School 2014
  • 発表場所: 東北大学（宮城）
  • 年月日: 2014-08-25
• [学会発表] Synthesis and Magnetic Property of Octyloxy Substituted Tb(III) Phthalocyaninato Double-Decker SMM Complex (2014)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Horie, Takaumi Morita, Keiichi Katoh, Brian K. Breedlove, Masahiro Yamashita
  • 学会等名: Summer School Charge and Spin Transport In Non-Metallic Systems and Confined Geometries
  • 発表場所: Mainz University (Germany)
  • 年月日: 2014-08-24
• [学会発表] 長鎖置換基を導入したテルビウム-フタロシアニン積層型錯体の合成と磁気特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀江航介、加藤恵一、山下正廣
  • 学会等名: 錯体化学若手の会夏の学校2014
  • 発表場所: 白子温泉リゾーン サンシャイン白子（千葉）
  • 年月日: 2014-08-01
• [学会発表] Magnetic Properties of Terbium(III) Fused Phthalocyaninato Triple-Decker Complex (2014)
  • 著者名/発表者名: Takaumi Morita, Keiichi Katoh, Brian K. Breedlove, Masahiro Yamashita
  • 学会等名: 41st International Conference on Coordination Chemistry
  • 発表場所: Suntec Singapore International Convention & Exhibition Centre (Singapore)
  • 年月日: 2014-07-21
• [学会発表] Magnetic Properties of Terbium(III)-Fused Phthalocyaninato Triple-Decker Complex (2014)
  • 著者名/発表者名: Takaumi Morita, Keiichi Katoh, Brian K. Breedlove, Masahiro Yamashita
  • 学会等名: The 14th International Conference on Molecule-Based Magnets
  • 発表場所: Holiday Inn Moskovskye Vorota (Saint Petersburg, Russia)
  • 年月日: 2014-07-06
• [学会発表] Magnetic behaviors of multiple-decker phthalocyaninato terbium(III) SMM complexes at relatively high temperature (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Horii, K. Katoh, Brian K. Breedlove, M. Yamashita
  • 学会等名: The 14th International Conference on Molecule-Based Magnets
  • 発表場所: Holiday In Moskovskye Vorota (Saint Petersburg, Russia)
  • 年月日: 2014-07-06
• [学会発表] Relationship between Molecular Packing and Magnetic Properties of Terbium(III)-Phthalocyaninato Double-Decker SMM Complex (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamabayshi Tsutomu, Keiichi Katoh, Masahiro Yamashita
  • 学会等名: The 14th International Conference on Molecule-Based Magnets
  • 発表場所: Holiday In Moskovskye Vorota (Saint Petersburg, Russia)
  • 年月日: 2014-07-06
• [学会発表] 二量化したTb(III)SMM錯体の合成と磁気特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀江航介、加藤恵一、山下正廣
  • 学会等名: 日本化学会第94回春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
• [学会発表] テルビウム(III)-拡張フタロシアニン積層型錯体の磁気特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 守田峻海、加藤恵一、高石慎也、山下正廣
  • 学会等名: 日本化学会第94回春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
• [学会発表] TbPc2錯体におけるフタロシアニンの回転による電子状態変化の理論的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 倉橋裕幸、吉村翔平、北河康隆、加藤恵一、川上貴資、山中秀介、山下正廣、奥村光隆
  • 学会等名: 日本化学会第９４春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
• [学会発表] フタロシアニン高積層型単分子磁石: 高温域における磁化緩和挙動の磁場依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀井洋司、加藤恵一、高石慎也、Brian K. Breedlove、山下正廣
  • 学会等名: 第63回錯体化学討論会
  • 発表場所: 琉球大学
• [学会発表] 二量化したTb(III)SMM錯体の合成と磁気特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀江航介、加藤恵一、Brian K. Breedlove、山下正廣
  • 学会等名: 第63回錯体化学討論会
  • 発表場所: 琉球大学
• [学会発表] ヘテロ4核ランタノイド-フタロシアニンQuintuple-Decker型錯体の磁化緩和挙動の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 守田峻海、加藤恵一、高石慎也、山下正廣
  • 学会等名: 第63回錯体化学討論会
  • 発表場所: 琉球大学
• [学会発表] Tb(III)単分子磁石の軟X線磁気円二色性をもちいた磁気特性解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤恵一、鈴木基寛、中村哲也、北河康隆、一色弘成、Liu Jie、安田紘平、小林知広、猪狩佳幸、米田忠弘、山下正廣
  • 学会等名: 第63回錯体化学討論会
  • 発表場所: 琉球大学
• [学会発表] フタロシアニン積層型ランタノイド錯体の構造と磁気特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀井洋司、加藤恵一、山下正廣
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学
• [学会発表] テルビウム(III)四核-フタロシアニン積層型錯体の合成と磁気特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 守田 峻海、加藤 恵一、高石 慎也、山下 正廣
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学
• [学会発表] ランタノイド（III）－フタロシアニン 単分子磁石の構造と磁気特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 加藤恵一、山下正廣
  • 学会等名: 第62回錯体化学討論会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] フタロシアニン積層型ランタノイド(III)二核錯体の構造と磁化緩和過程の関連性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堀井洋司、加藤恵一、山下正廣
  • 学会等名: 第62回錯体化学討論会
  • 発表場所: 富山大学
• [学会発表] 分子配列を利用した単分子磁石挙動の制御
  • 著者名/発表者名: 加藤恵一
  • 学会等名: 第一回東北大学リーディング大学院研究会プログラム「金属錯体の個体物性最前線-金属錯体と固体物性物理と生物物性の連携新領域をめざして」
  • 発表場所: 東北大学
  • 招待講演
• [学会発表] フタロシアニン積層型テルビウム錯体の構造と磁気特性の関係
  • 著者名/発表者名: 堀井洋司、加藤恵一、山下正廣
  • 学会等名: 東北大学理学研究科６専攻合同シンポジウム
  • 発表場所: 東北大学
  • 招待講演
• [学会発表] Relationship between Magnetic Properties and Alkyl Chain Lengths of Double-Decker SMM Complexes
  • 著者名/発表者名: Kosuke Horie, Keiichi Katoh, Masahiro Yamashita
  • 学会等名: International Symposium for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
  • 発表場所: Tohoku University
• [学会発表] Dual Magnetic Relaxation Processes Observed for a Tetranuclear Terbium(III) Single-Molecule Magnet with a Fused Phthalocyaninato Ligand having Two Coordination Sites
  • 著者名/発表者名: Takaumi Morita, Keiichi Katoh, Brian K. Breedlove, Masahiro Yamashita
  • 学会等名: International Symposium for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
  • 発表場所: Tohoku University
• [学会発表] Magnetic behaviors of the multiple-decker complexes at relatively high temperature
  • 著者名/発表者名: Yoji Horii, Keiichi Katoh, Brian K. Breedlove, Shinya Takaishi, Masahiro Yamashita
  • 学会等名: International Symposium for the 70th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
  • 発表場所: Tohoku University
• [学会発表] Magnetic Relaxation Analysis of Tetranuclear Lanthanoid(III)-phthalocyaninato Single-Molecule Magnets
  • 著者名/発表者名: Takaumi Morita, Keiichi Katoh, Brian K. Breedlove, Masahiro Yamashita
  • 学会等名: 4th European Conference on Molecular Magnetism
  • 発表場所: Karlsruhe Institute of Technology, Germany
• [学会発表] Magnetic Relaxation Analysis of Hetero-Tetranuclear Lanthanoid(III)-Phthalocyaninato Quintuple-Decker Complex
  • 著者名/発表者名: Takaumi Morita, Keiichi Katoh, Brian K. Breedlove, Masahiro Yamashita
  • 学会等名: 4th Asian Conference on Coordination Chemistry
  • 発表場所: International Convention Center, Jeju, Korea
• [学会発表] Dysprosium-phthalocyaninato multiple-decker complexes: Relationship between structures and magnetic properties
  • 著者名/発表者名: Yoji Horii, Keiichi Katoh, Nobuhiro Yasuda, Brian K. Breedlove, Shinya Takaishi, Masahiro Yamashita
  • 学会等名: 4th Asian Conference on Coordination Chemistry
  • 発表場所: International Convention Center, Jeju, Korea
• [学会発表] Magnetic Relaxation Analysis of Hetero-Tetranuclear Lanthanoid(III)-Phthalocyaninato Quintuple-Decker Complex
  • 著者名/発表者名: Takaumi Morita, Keiichi Katoh, Brian K. Breedlove, Masahiro Yamashita
  • 学会等名: 6th French Research Organizations-Tohoku University Joint Workshop on Frontier Materials
  • 発表場所: Tohoku University
• [学会発表] Dysprosium-phthalocyaninato multiple-decker complexes: Relationship between structures and magnetic properties
  • 著者名/発表者名: Yoji Horii, Keiichi Katoh, Nobuhiro Yasuda, Brian K. Breedlove, Shinya Takaishi, Masahiro Yamashita
  • 学会等名: 6th French Research Organizations-Tohoku University Joint Workshop on Frontier Materials
  • 発表場所: Tohoku University
• [図書] CSJ Current Review 16 スピン化学が拓く分子磁性の新展開 日本化学会編 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山下正廣, 加藤恵一
  • 総ページ数: 201
  • 出版者: 化学同人
• [図書] 進化を続ける次世代型ナノ分子磁石-高温動作する単分子磁石を目指して!! (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀井洋司、加藤恵一、山下正廣
  • 出版者: 化学同人