• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2012 年度 実績報告書

多重安定性を示すグリッド型錯体の合成と物性制御

研究課題

研究課題/領域番号 12J00322
研究機関筑波大学

研究代表者

松本 卓士  筑波大学, 大学院・数理物質科学研究科, 特別研究員(DC2)

キーワードスピンクロスオーバー / 多重双安定性 / LIESST / 鉄イオン / 多核錯体
研究概要

d^4からd^7電子配置をとり、六配位八面体構造をもつ第一遷移金属イオンは、配位子場の強さに依存して低スピン(LS)状態または高スピン(HS)状態をとる。例えば鉄(II)イオンは反磁性状態であるLS状態(S=0)と常磁性状態であるのHS状態(S=2)をとり、温度や圧力、光などの外部刺激によって可逆に磁性を変換することができるスピンクロスオーバー(SCO)挙動を示す。特に光によるSCO現象はLIESST (Light-Induced Excited Spin State Trapping)といい、次世代磁気デバイスへの応用が期待されている。これまでのメモリ素子ではON状態と0FF状態をスイッチングするものが主流である。"0"と"1"のみからなる二進数のメモリは情報密度が低いのに対し、0,1,2,...のように多様な状態をとれる分子素子を開発できれば、情報密度の高いデバイスになることが期待され、その実現は21世紀における高度情報化社会の発展において急務の研究課題といえる。複数のSCO部位を1つの分子に集積化し、複数の安定状態をもつ「多重双安定性・多重安定性分子」を構築することができれば、外場に応じ多段階状態変化を示す新しい分子性機能材料となることが期待できる。本研究では「分子で光による多段階磁性スイッチングの実現」を目的として混合原子価錯体[Fe^<II>_2Fe^<III>_2L_4](BF_4)_6・6CH_3NO_2・(CH_3CH_2)_2O([Fe-<II>_2Fe^<III>_2])の特異なLIESST現象について研究を行った。5Kに保ったSQUIDチャンバー内において、[Fe^<II>_2Fe_2^<III>]のFe(II)MLCTバンドに対応する532nmのレーザー光照射実験を行ったところ、χ_mT値は増加し、[(LS-Fe^<II>)_2(LS-Fe^<III>)_2]→[(LS-Fe^<II>)(HS-Fe^<II>)(LS-Fe^<III>)_2]にFe(II)イオンが選択的に光スピン転移した。また532nmのレーザー光を照射した後、続けて808nmのレーザー光(LS-Fe(III)LMCTバンド)を照射すると、さらなる磁化率の増加を観測し、Fe(III)イオンが選択的にスピン転移し[(LS-Fe^<II>)(HS-Fe^<II>)(LS-Fe^<III>)_<1.5>(HS-Fe^<III>)_<0.5>]となった。5Kにおける光照射^<57>Feメスバウアースペクトルもこの挙動を支持している。すなわち[Fe^<II>_2Fe^<III>_2]は励起光の波長に依存して、スピン状態を選択的に制御できる磁気的三安定性錯体であることを見出した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

混合原子価状態をもつ多重双安定性分子の合成に成功し、Fe(II)イオンおよびFe(III)イオンの分子内スピン転移挙動を初めて観測した。各双安定性部位の吸収をレーザー光により選択的励起することで多段階LIESSTという新しい現象を観測した。

今後の研究の推進方策

昨年度までの研究によって見出された「選択的多段階光励起現象」に伴う多重物性発現の制御の可能性について研究を行う。具体的には多段階LIESSTによる単分子磁石機能や誘電性の多段階制御を視野に入れた分子・配位子設計を行う。また多重双安定性分子を基板上に配列させ分子デバイスへの展開を試みる。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2012 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A rectangular Ni-Fe cluster with unusual cyanide bridges2012

    • 著者名/発表者名
      Christoph Krttger, Hiroki Sato, Takuto Matsumoto, Takuya Shiga, Graham N. Newton, Franz Renz. Hiroki Oshio
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 41 ページ: 11270-11272

    • DOI

      10.1039/C2DT31152F

    • 査読あり
  • [学会発表] Spin Ground States of Antiferromangetic Oxovanadium Rings Templated with Cyclodextrins2012

    • 著者名/発表者名
      Takuto Matsumoto, Norihisa Hoshino, Yuji Furukawa, Wolfgang Wernsdofer, Hiroki Oshio
    • 学会等名
      Japanese-German Symposium on Coordination Programming
    • 発表場所
      Germany, Muenster University
    • 年月日
      2012-10-25
  • [学会発表] 磁気的多重双安定性を示す鉄[2×2]グリッド型四核錯体の研究2012

    • 著者名/発表者名
      松本卓士、志賀拓也、大塩寛紀
    • 学会等名
      第2回CSJ化学フェスタ2012
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2012-10-15
  • [学会発表] シクロデキストリンを配位子にもつ反強磁性環状バナジル錯体のスピン基底状態解明2012

    • 著者名/発表者名
      松本卓士、星野哲久、中野元裕、古川裕次、野尻浩之、Wolfgang Wernsdorfer、大塩寛紀
    • 学会等名
      第62回錯体化学討論会
    • 発表場所
      富山大学
    • 年月日
      2012-09-22
  • [学会発表] The Thermal and Light-induced Multi-step Spin-crossover Behavior of Iron [2×2]Grids2012

    • 著者名/発表者名
      Takuto Matsumoto, Takuya Shiga, Shinya Hayami, Hiroki Oshio
    • 学会等名
      40^<th> International Conference on Coordination Chemisytrt
    • 発表場所
      Spain, Valencia
    • 年月日
      2012-09-10
  • [備考]

    • URL

      http://www.chem.tsukuba.ac.jp/oshio/

URL: 

公開日: 2014-07-16  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi