安定有機ラジカルや遷移金属錯体を用いた分子性強磁性体の開発に関する研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09740464
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 石田 高行 電気通信大学, 電気通信学部, 講師 (00232306)
• キーワード: ラジカル / 磁性体 / Tc共役系 / 錯体 / 分子性強磁性体 / 有機強磁性体 / コバルトイオン

研究概要

当研究グループは、Tcは低いものの完全に有機元素のみからなる強磁性体(TEMPOラジカル強磁性体)を開発しており、本年度も継続してその磁性の発現機構の詳細についてしらべている。これら強磁性体について、1)熱容量測定、2)加圧下における転移現象の交流磁化率測定、などを共同研究グループとともにとりかかり、また、3)固体プロトンNMRによるスピン密度、4)理論計算、などを報告した。
新規な材料開発としては、pi共役系をもつ有機ラジカル類を磁性体の開発に適用してみた。開殻の分子軌道(SOMO)がpi共役系に広がると、SOMO同士の軌道の重なりを生じやすくなり、従ってスピンは反平行になりやすいと予想される。しかしながら、芳香族置換ニトロキシド類を合成し、その磁気測定を行ってみると、そのラジカル結晶は概ね2〜3割の割合で強磁性的相互作用を発現した。そのうちのいくつかは、結晶構造といわゆるMcConnellの理論にのっとって説明が可能であり、pi共役系上に生じたスピン分極の重要性が明らかとなった。純粋な有機分子系としては比較的大きな分子間相互作用が見いだされた。さらに、三次元的な磁気的相互作用を有する系も開発した。
遷移金属イオンのスピンを用いた磁性体の研究では、ピリミジンを架橋配位子に用いた系を従来より検討してきたが、今年度はハロゲン化コバルトを用いることにより、三次元的な集積化に成功した。この結晶構造には対称心がなかった。この錯体は弱強磁性的挙動を示すが、ジャロシンスキー・モリヤの相互作用によってその磁性を説明できた。
また、電導性と磁性の共存する系の構築を目指した研究をすすめ、TCNQ-Cu錯体やdmit-Cu錯体の物性を調べた。それらが磁気的相転移を起こすことを見いだした。

研究成果

• [文献書誌] T.Nogami: "TEMPO-Based Organic Ferromagnets and Metamagnets(TEMPO=2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-1-yloxyl)" Molecular Crystals and Liquid Crystals. 296. 305-322 (1997)
• [文献書誌] R.Imachi: "piSR of the Organic Radical Ferromagnet,4-(p-Chlorobenzylideneamino)-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-yloxyl" Chemistry Letters. 233-234 (1997)
• [文献書誌] T.Ishida: "Pyrimidine-Bridged Transition Metal Complexes as a Polymer Approach to Molecule-Based Ferromagnets" Recent Reserch Development in Pure and Applied Chemistry. 1. 1-15 (1997)
• [文献書誌] R.Imachi: "Ferromagnetic Dimer of pi-Conjugated Organic Free Radicals 9,9-Bis(p-tolyl)-9,10-dihydroacridin-10-yl-oxyl" Chemistry Letters. 743-744 (1997)
• [文献書誌] K.Nakayama: "Ferromagnetic Interaction in a Pyrimidine-Bridged Copper(II)Nitrate Complexes" Molecular Crystals and Liquid Crystals. 306. 379-384 (1997)
• [文献書誌] T.Nogami: "Ferromagnetism of Organic Radical Crystals of Perdeuterated TEMPO Derivatives" Molecular Crystals and Liquid Crystals. 305. 211-216 (1997)
• [文献書誌] T.Kawakami: "Magnetic Interaction via β-hydrogen atoms in TEMPO Derivatives" Molecular Crystals and Liquid Crystals. 306. 141-150 (1997)
• [文献書誌] G.Murata: "Solid State ^1H-MAS-NMR and Spin Densities on Protons of the Organic Ferromagnetic TEMPO Derivatives" Molecular Crystals and Liquid Crystals. 306. 307-314 (1997)
• [文献書誌] R.Imachi: "Ferromagnetism of Organic Radical Crystals of Deuterated TEMPO Derivatives" Synthetic Metals. 85. 1743-1744 (1997)
• [文献書誌] T.Ishida: "Magnetic Properties of Pyrimidine-Bridged Copper(II)Complexes" Synthetic Metals. 85. 1655-1658 (1997)
• [文献書誌] K.Yoshida: "Electrical Conductivities of MOTT Salts" Synthetic Metals. 86. 2135-2136 (1997)