| 研究領域 | 配位アシンメトリー：非対称配位圏設計と異方集積化が拓く新物質科学 |
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| 研究課題/領域番号 |
16H06521
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
所 裕子 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (50500534)
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| 研究期間 (年度) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| キーワード | 固体物性 / 金属錯体 / スピン転移 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、配位構造や骨格がアシンメトリーをもつネットワーク構造体・金属錯体材料に注目し、形状や結晶構造などがスピンに及ぼす効果を検討することを目的としている。本年度はまず、骨格にキラリティを有し、温度や光などの外部刺激でスピン転移を示すシアノ配位子型フレームワーク錯体であるFeNb・スピンクロスオーバー錯体に着目した。FeNbシアノ配位子型フレームワーク錯体は、室温ではFe(II)(ハイスピン; HS)の状態であるが、温度を下げるとスピンクロスオーバー転移を示し、低温ではFe(II)(LS)の状態となるスピンクロスオーバー錯体である。前者の状態をHS相、後者の状態をLS相と呼ぶ。これまでに、FeNbシアノ配位子型フレームワーク錯体の単結晶およびマイクロサイズの微結晶において、室温から冷却すると112 KでHS相からLS相への急激な転移が、昇温すると124 KでLS相からHS相への急激な転移が観測されている。今回、種々の合成条件を検討し、粒子サイズ10 nm程度からなるFeNbシアノ配位子型フレームワーク錯体・ナノ微粒子を新しく合成した。このナノ微粒子のスピン転移挙動を調べたところ、室温でHS相を示していたが、温度を下げると180 Kから80 Kという広い温度領域にかけて徐々にHS相からLS相へ変化するという、単結晶やマイクロサイズの微結晶とは異なる振る舞いが観測された。
現在のところ、この現象は、スピン転移現象において作用する弾性相互作用パラメーターが、粒子サイズにより変化したためと推察している。今後は詳細な解析を行い、粒子サイズがどのような相転移パラメータに影響を及ぼしたのか調べ、学術的知見を得ていく予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまで単結晶やマイクロサイズの微結晶しか報告されていなかったFeNbシアノ配位子型フレームワーク錯体について、種々の合成条件を検討した結果、粒子サイズ10 nm程度のナノ微粒子を得ることができた。そして、得られたナノ微粒子のスピン転移挙動を調べた結果、単結晶やマイクロサイズの微結晶で観測される急激な転移とは異なり、温度を下げたときに180 Kから80 Kという広い温度領域にかけて徐々にHS相からLS相へ変化するという、なだらかな転移現象が観測された。
このように、スピン転移現象における粒子サイズ効果を見出した。今後は、熱量測定や理論計算などを通して詳細な解析を行い、本効果の起源について解明していく予定である。また、磁気物性や電気物性についても測定を行い、粒子サイズの違いが物理特性に及ぼす影響についても調べる予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究で見出した、スピン転移挙動における粒子サイズ効果の起源（粒子サイズに依存して急峻な転移 または なだらかな転移が発現する起源）について、熱量測定や理論計算などを通して詳細な解析を行い解明し、学術的知見を得ていく予定である。また、FeNbシアノ配位子型フレームワーク錯体は、HS相では強磁性、LS相では常磁性を示す分子磁性体である。そして、適切な波長の光を照射することにより、HS相とLS相の間を光スイッチングできる光磁性材料である。今後、本研究で得たFeNbシアノ配位子型フレームワーク錯体・ナノ微粒子においても光磁気効果が発現し得るか観測を試み、光磁気効果が発現した場合には、粒子サイズが光磁気効果に及ぼす影響についても検討を行う予定である。
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