分子磁性の超分子的制御

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13640575
• 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, 助教授 (00232306)
• 研究分担者: 野上 隆 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (80029280)
• キーワード: ピリミジン / 有機ラジカル / 有機強磁性体 / 磁気的相転移 / 分子性磁性体 / ホストゲスト化学 / 結晶工学

研究概要

有機・分子性強磁性体を題材にして、超分子手法を用いて強磁性的-反強磁性的相互作用をスイッチしたり、分子の基底スピン多重度を変化させたり、スピンを発生あるいは消滅させるといったような、動的に磁性を制御することを目指した。超分子手法とは、ホスト・ゲスト分子間の相互作用、小さな分子の吸着脱離、あるいはケージ内反応などを指す。
ピリミジン(PM)およびN(CN)_2^-の架橋配位子を用いた錯体では、ゲスト分子が結晶の格子の間に取り込まれることがわかった。Fe[N(CN)_2]_2PM・(guest)の結晶構造は、ゲスト分子がエタノール、プロパノール、ブタノールおよびピリミジンのときに同形結晶を与え、磁気的相転移温度はそれぞれ3.3,4.4,3.6,5.6Kであった。この磁性体は反強磁性構造からスピンが傾くことにより生じる弱強磁性を示し、キャント角はこの種の磁性体としては著しく大きい。単結晶を用いて、磁化容易軸と、自発磁化の発生する軸の方向を決定した。この系を発展させてアジ化物イオンを用いた場合に、転移温度が60K級のものも見いだした。
スピロビアクリジンは、そのスピロ結合を通したパイ電子系間の直交性により、ビラジカルを導入したときの分子内の磁気的相互作用に興味が持たれる。スピロビアクリジンおよびその誘導体が良好なホスト性能を有することがわかった。これを用いた有機・分子性磁性体では、ホストゲスト錯形成により分子間の磁気的相互作用を変換できる可能性がある。

研究成果

• [文献書誌] T.Sakakibara 他4名: "Low-Temperature Heat Capacity and One-Dimensional Ferromagnetic Behavior of the Organic Free Radical, 4-Benzylideneamino-2,2,6,6-..."Journal of Physical Chemistry B. 106. 6390-6394 (2002)
• [文献書誌] T.Isida 他5名: "Antiferromagnetic Coupling of transition Metal Spins across Pyrimidine and Pyrazine Bridges in Dinuclear Manganese(II),..."Journal of the Chemical Society, Dalton Transaction. 2002. 3177-3186 (2002)
• [文献書誌] M.Ooishi 他4名: "Convenient synthesis and host-guest compounds of 9,9'(10H,10'H)-spirobiacridines"Tetrahedron Letters. 43. 5521-5524 (2002)
• [文献書誌] Y.Doi 他2名: "Metal-Azide-Pyrimidine Complexes M(N3)2(pm) with a three-Dimensional Network Showing Weak Ferromagnetism for M=Mn..."Bulletin of the Chemical Society of Japan. 75. 2455-2461 (2002)
• [文献書誌] T.Ise 他2名: "Crystal Structures and Magnetic Properties of Copper(II) Hexafluoroacetylacetonate Complexes with hnn and hin and..."Bulletin of the Chemical Society of Japan. 75. 2463-2468 (2002)
• [文献書誌] J.Omata 他4名: "Radical-Copper Macrocycles and Related Compounds"Molecular Crystals and Liquid Crystals. 376. 455-462 (2002)
• [文献書誌] T.Kusaka 他4名: "Magnetic Phase Transition of Fe^<II>, Co^<II>, and Ni^<II> Complexes Bridged by Pyrimidine and Dicyanamide"Molecular Crystals and Liquid Crystals. 376. 463-468 (2002)
• [文献書誌] M.Seino 他3名: "Magnetic Properties of 9,9-Disubstituted 9,10-dihydroacridine-10-yloxyls"Synthetic Metals. (印刷中). (2003)
• [文献書誌] T.Matsuyama 他3名: "Hybrid Magnetic Solids of Radical-Substituted Heteroaromatic Compounds with Metal Halides"Synthetic Metals. (印刷中). (2003)
• [文献書誌] T.Kusaka 他2名: "Solvated Magnets of Fe[N(CN)2]2(pyrimidine) : Transition Phenomena Tuned by Guests"Molecular Crystals and Liquid Crystals. 379. 259-264 (2002)
• [文献書誌] T.Ise 他2名: "First Isolation and Characterization of an HIN Complex, CdCl_2(HIN)_4 (HIN=4,4,5,5-Tetramethylimidazolin-1-oxyl)"Molecular Crystals and Liquid Crystals. 379. 147-152 (2002)
• [文献書誌] T.Ise 他2名: "Hydroiminonitroxide Complexes with Metal Hexafluoroacetylacetonates"Molecular Crystals and Liquid Crystals. (印刷中). (2003)