分子磁性体における双安定性の発現とその展開

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13304054
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 阿波賀 邦夫 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10202772)
• 研究分担者: 和田 信雄 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90142687) ; 藤田 渉 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 助手 (50292719)
• キーワード: 分子磁性 / 双安定性 / 有機ラジカル / 高スピン金属クラスター / 量子効果

研究概要

次世代の分子メモリーやスイッチへの展開を模索するため、以下の2種類の系を対象に、分子磁性体の動的な側面を研究した。
(1)SNラジカルの溶媒和効果と強磁性
環状チオアミル(SN)ラジカルのひとつBBDTAは、結晶溶媒であるアセトニトリルが配位した場合、2量化して反磁性を示す。ところが真空下で溶媒分子を除去すると常磁性となり、しかも強磁性的相互作用をもつことが示された。さらに、温度を下げたところTc=6.7Kで強磁性を示すことが分った。face-to-faceの2量化構造は静電反発を伴うが、結晶溶媒はこれを緩和することが考えられる。
(2)高スピン金属クラスター錯体と量子効果
Mn12核クラスター[Mn_<12>O_<12>(RCO_2)_<16>(H_2O)_4](Mn12と略記)は、上向きと下向きスピンの状態間にポテンシャル障壁をもち、さらに障壁をトンネル効果によって透過する磁気緩和を見せる。Mn1原子をCrに置換したMn11Crを合成してその影響を調べたところ、このトンネル効果が著しく促進され、理論的に予見されていたパリティ効果が顕在化した。量子磁化トンネリングは量子計算への応用も考えられているが、このためにもMn11Crは極めて興味深い研究対象である。

研究成果

• [文献書誌] W.Fujita, K.Awaga, H.Matsuzaki, H.Okamoto: "Room-temperature magnetic bistability in organic radical crystals : Paramagnetic-diamagnetic phase transition in 1,3,5-trithia-2,4,6-triazapentalenyl"Phys.Rev. B65. 064434 (2002)
• [文献書誌] W.Fujita, K.Awaga, Y.Nakazawa, K.Saito K, M.Sorai: "Complex phase transitions in stable thiazyl radicals: spin-gap, antiferromagnetic ordering and double melting"Chem.Phys.Lett.. 352. 348-352 (2002)
• [文献書誌] K.Takeda, K.Awaga, T.Inabe, A.Yamaguchi, H.Ishimoto, T.Tomita, H.Mitamura, T.Goto, N.Mon, H.Nojiri: "Magnetic anisotropy, tunneling effects, high-frequency EPR, and molecular structure offast-relaxation species of Mn-12"Phys.Rev. B65. 094424 (2002)
• [文献書誌] W.Fujita, K.Awaga: "Organic ferromagnetism of T_c=6.7 K driven by evaporation of crystal solvent"Chem.Phys.Lett.. 357. 385-388 (2002)
• [文献書誌] T.Kubo, T.Goto, T.Koshiba, K.Takeda, K.Awaga: "Mn-55 NMR in Mn-12 acetate: Hyperfine interaction and magnetic relaxation of the cluster"Phys.Rev. B65. 224425 (2002)
• [文献書誌] W.Fujita, K.Awaga, M.Takahashi, M.Takeda, T.Yamazaki: "Spontaneous magnetization below 44 K in (benzo[l,2-d : 4,5-d']bis[1,3,2]dithiazole) center dot FeCl4 driven by evaporation of crystal solvent"Chem.Phys.Lett.. 362. 97-102 (2002)