高圧下のX線単結晶構造解析技術と有機結晶の高圧固体化学

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10440180
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 小林 速男 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 教授 (60057635)
• 研究分担者: 藤原 秀紀 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助手 (70290898)
• キーワード: 構造相転移 / 分子性伝導体 / 有機超伝導体 / 金属-絶縁体転移 / 高圧構造 / 高圧物性

研究概要

本研究の目的は高圧下単結晶X線構造解析の簡便な技術を確立し、平行して、高圧領域での精密な伝導度測定技術を確立することにより複雑な構造を持つ分子性結晶の高圧固体化学の進展に寄与する事である。高圧X線解析については高圧セルが市販されており、申請者も20年以前に我が国で初めてダイヤモンドアンビル単結晶X線構造解析実験を行った経験があるので、比較的容易であると考えている。まず、高圧単結晶X線構造解析については昨年に引き続き特殊な扁平な形状をしたダイヤモンドアンビルのX線セルとイメージングプレートX線検出器を用いて、高圧分子性超伝導体[(CH_3)_2(C_2H_5)_2N][Pd(dmit)_2]_2(T_c=4 K at 2.5K)の10kbarまでの結晶構造を決定することに成功した(to be published)。この分子性超伝導体は超伝導相の高圧側に絶縁相を持つが、其の理由を得られた高圧結晶構造から推定することが出来た。現在は、50kbar以上の圧力領域で実験を行うために通常の形状のダイヤモンドアンビルとアンビル支持台を用いたセルについて実験を進めようとしている。平行して進めている4端子法電気伝導度測定技術は最近、長足のシンポを遂げつつあり、圧力領域としては既に150kbar下での4端子抵抗測定が可能となった。アンビルを工夫することにより200kbarを越えることも可能かも知れない。しかし、この圧力領域では高額のガス圧装置の導入が必要であり、現状ではこれがネックとなっている。高圧抵抗測定技術の改良の過程で50kbar程度の圧力領域ではあるが、最初の有機超伝導体(TMTSF)_2PF_6のS-類似体(TMTTF)_2PF_6の超伝導転移を20年を経て、初めて確認した(J.Am.Chem.Soc.,in press)。最終年度には高圧X線実験をすすめ、高圧構造、高圧伝導度を合わせて議論できるように務める(裏面には、本研究が研究対象としている分子性伝導体に関する成果報告をあわせ掲載した。なお、本研究は安達隆文博士(分子研)の協力の下に進められている。

研究成果

• [文献書誌] T. Adachi, E. Ojima, H. Kobayashi 他 6名: "Electrical properties of an organic conductor, β'-(BEDT-TTF)_2ICl_2 up to 10 Gpa"Chem. Lett.. 2000. in press (2000)
• [文献書誌] E. Ojima, H. Fujiwara, H. Kobayashi 他 8名: "Antiferromagnetic Organic Metal Exhibiting Superconducting Transition, κ-(BETS)_2FeBr_4[ BETS = Bis(ethylenedithio)tetraselenafulvalene]"J. Am. Chem. Soc.. 121. 5581-5582 (1999)
• [文献書誌] A. Sato, H. Kobayashi 他 7名: "Coexistence of Antiferromagnetically Ordered Fe^<3+> Spins and Metal π-Electrons in λ-BETS_2FeCl_4"Adv. Mater.. 11. 1192-1194 (1999)
• [文献書誌] B. Narymbetov, H. Kobayashi, 他 5名: "Low Temperature Structure Analysis of Unannealed TDAE^*C_<60> Single Crystal"J. Chem. Soc., Chem. Commun.. 1999. 1511-1512 (1999)
• [文献書誌] H. Fujiwara and H. Kobayashi: "New π-Extended Organic Donor Containing a Stable TEMPO Radical as a Candidate for Conducting-Magnetic Multifunctional Materials"J. Chem. Soc., Chem. Commun.. 1999. 2417-2418 (1999)
• [文献書誌] E. Ojima, H. Fujiwara and H. Kobayashi: "Synthesis, Structures and Properties of an Unsymmetrical Tetraselenafulvalene Donor Fused with a Pyrazino-Ring (PEDTTSeF) and its Cation Radical Salts"Adv. Mater.. 11. 459-462 (1999)