新規な高スピン有機分子の合成と、分子間強磁性的相互作用の発現に関する研究

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05740427
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 石田 尚行 電気通信大学, 電気通信学部, 助手 (00232306)
• キーワード: 有機強磁性体 / ラジカル / X線結晶構造解析 / ピリミジン / バナジル錯体 / 銅錯体 / 三重項

研究概要

平成5年度の最も注目すべき結果として、完全に有機物よりなる強磁性体を3種、錯体よりなる分子性強磁性体を2種見い出したことが挙げられる。特に、単一の有機ラジカル結晶の強磁性体は従来2種が知られているのみであったが、本研究で見いだされた物質は史上第三、四、五番目のものである。
我々は芳香族環とアゾメチンで結合したTEMPOラジカル誘導体で、強磁性的相互作用を有するものを見出した。測定を行った21種のTEMPOの誘導体類のうち7種が強磁性的相互作用を示したが、この誘導体の系は従来の常識に反してその性質を示す確立が極めて高い。それらのヘリウム希釈冷凍機の温度領域での交流磁化率、磁化曲線の測定を行った。その結果、芳香族としてフェニル、ビフェニル、p-クロロフェニルのものがそれぞれ0.18,0.4,0.4Kで強磁性転移を起こし、2-ナフチルのものが0.12Kで反強磁性転移を起こすことが解かった。また、幾つかのものについては室温におけるX線結晶構造解析を行った。前二者の構造解析によれば、このN-O部分は二次元ネットワークを形成している。
別のアプローチとして、スピン源として遷移金属イオンを用い芳香族環としてピリミジンで架橋配位とするバナジル二核錯体は、全ての場合に分子内強磁性的相互作用を示した、つまり基底三重項であった。分子内における交換パラメーターは1.1〜2.7Kであった。無置換配位子の場合は、分子間においても強磁性的相互作用が働いており、これは140mKで強磁性体に相転移することが解った。分子間の強磁性的相互作用はキナゾリンの銅錯体でも見られ、これも極低温の測定により強磁性体転移することが解かった。

研究成果

• [文献書誌] T. Ishida: "Inteermolecular Ferromagnetic Interaction of 4-(1-Pyrenylmethyleneamino)-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl" Molecular Crystals and Liquid Crystals. 232. 99-102 (1993)
• [文献書誌] T. Ishida: "Intramolecular Magnetic Interaction of Transition Metal Ions in Complexes Containing Pyrimidine or Pyrazine as a Bridging Ligand" Molecular Crystals and Liquid Crystals. 233. 345-350 (1993)
• [文献書誌] K. Tomioka: "Intermolecular Ferromagnetic Interaction of 4-(2-Naphtylmethyleneamino)-2,2,6,6,-tetramethylpiperidin-1-oxyl" Chemistry Letters. 625-626 (1993)
• [文献書誌] K. Tomioka: "Intermolecular Ferromagnetic Interaction of 4-(Benzylideneamino)-2,2,6,6,-tetramethylpiperidin-1-oxyl" Chemistry Letters. 1239-1242 (1993)
• [文献書誌] T. Nogami: "Magnetic Properties and Nonlinear Optical Properties of Organic Materials" New Functionality Materials, Vol.C. 383-388 (1993)
• [文献書誌] T. Ishida: "Syntheses, Second-Order NLO properties, and Crystal Structures of Tetrasubstituted Ethylene, Trisubstituted Schiff-Base, and Diphenoxymethane Derivatives" Synthetic Metals. 56. 2013-2018 (1993)
• [文献書誌] T. Nogami: "Synthesis of Multi-Sulfur TTF Derivatives and Cunducting Organic Salts" Synthetic Metals. 56. 2039-2043 (1993)
• [文献書誌] T. Ishida: "Attempted Syntheses of Dibenzotetraoxafulvalene" Synthetic Metals. 56. 1968-1971 (1994)
• [文献書誌] T. Nogami: "A New Organic Ferromagnet:4-(Benzylideneamino)2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl" Chemistry Letters. 29-32 (1993)
• [文献書誌] S.-i. Mitsubori: "Pyrimidines as Ferromagnetic Exchange Couplers in Dinuclear Oxovanadium(IV) Complexes" Chemistry Letters. 285-288 (1994)
• [文献書誌] S.-i. Mistubori: "Molecular Ferromagner, PM[VO(hfac)_2]_2(PM=pyrimidine, hfac=1,1,1,5,5,5-hexafluoropenta-2,4-dionate). Ferromagnetic Assembly of Ground High-Spin Molecules" Chemistry Letters. (1994)
• [文献書誌] H. Osaka: "Organic Second Order Nonlinear Optical Materials with Transparency in Blue Wavelength Region: Ethylene Derivatives Possessing Electron Donor and Acceptor Groups" Bulletin of Chemical Society of Japan. (1994)