光応答性有機・無機複合錯体の構築による光誘起超伝導の創出

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13874087
• 研究種目: 萌芽的研究
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小島 憲道 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (60149656)
• キーワード: photo induced effect / spin crossover complex / organic-inorganic hybrid system / superconductivity / charge transfer / Mott insulator

研究概要

本研究では、光応答性金属錯体と導電性有機分子とのヘテロ分子集合体を構築し、光による金属錯体のスピン制御を媒介とした有機超伝導体の光制御の拝索研究を行った。
まず、有機超伝導体の母体分子であるBEDT-TTFと光応答性金属錯体[RuCl_5(NO)]^<2->による複合錯体κ-(BEDT-TIF)_4[RuCl_5(NO)]・PhCNを開発し、その構造およびバンド構造を明らかにした。この系は、バンド構造および磁気特性からモット絶縁体であることが判明した。また、光照射ESRの実験から、光照射により電子が部分的に[RuCl_5(NO)]^<2->からBEDT-TTFに移動していることが判明した。
次に、光応答性金属錯体を開拓する研究を行った。[Fe(trz)_3](trz=triazole)錯体はスピンクロスオーバー錯体として知られているが、この対アニオンとしてイオン交換膜(Nafion)を用いることにより室温付近でスピン転移を起こす透明スピンクロスオーバー錯体膜の開発に成功し、この系において光誘起スピンクロスオーバー転移が起こることを見出した。また、低スピン状態と高スピン状態の境界領域にあるFe混合原子価錯体[C_3H_7]_4N[Fe^<II>Fe^<III>(dto)_3](dto=C_2O_2S_2)において、Fe間電荷移動とスピンクロスオーバー転移が連動した特異な相転移を発見した。また、この物質が、Fe^<II>-Fe<III>間電荷移動相互作用によりT_c=7Kの強磁性件となることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] M.Ohkubo. T.Komatsu. N.Matsushita. N.Kojima. G.Saito: "Crystal Structure and Physical Properties of Some BEDT-TTF Salts Coupled with photo-sensitive Transition Metal Complexes"Molecular Crystals and Liguid Crystals. (in press). (2002)
• [文献書誌] N.Kojima. W.Aoki. M.Itoi. Y.Ono. M.Seto. Y.Kobayashi. Yu.Maeda: "Charge Transfer Phase Transition and Ferromagnetism in a Mixed-Valeme Iron Complex, (n-C_3H_7)_4N[Fe^<II>Fe^<III>(dto)_3](dto=C_2O_2S_2)"Solid Stare Communications. 120. 165-170 (2001)
• [文献書誌] T.Nakamoto. Y.Miyazaki. M.Itoi. Y.Ono. N.Kojima. M.Sorai: "Heat Capacity of the Mixed-Valence Complex {[(n-C_3H_7)_4N][Fe^<II>Fe^<III>(dto)_3]}cs, Phase Transition because of Electron Transfer, and a Change in Spin-State of the Whole System"Angewandtle Chemie, International Edition. 40. 4716-4719 (2001)
• [文献書誌] X.J.Liu. Y.Morimtomo. A.Nakamura. T.Hirao. S.Toyazaki. N.Kojima: "Photo induced Phase Transition and Relaxation Behavior in a Spin-Crossover Fe(II) Complex Nafion-〔Fe(HLyz)_3〕Film"Journal of the Physical Society of Japan. 70. 2521-2524 (2001)
• [文献書誌] N.Kojima. W.Aoki. M.Seto. Y.Kobayashi. Yu.Maeda: "reversible Charge-Transfer Phase Transition in [(n-C_3H_7)4N][Fe^<II>Fe^<III>(dto)_3](dto=C_2O_2S_2)"Synthetic Metals. 121. 1796-1797 (2001)
• [文献書誌] S.Toyazaki. M.Nakanishi. T.Komatsu. N.Kojima. D.Matsumura. T.Yokoyama: "Control of Tc by Isomerization of Counter Anion in Fe(II) Spin Crossover Complexes, [Fe(4-NH_2trz)_3](R-SO_3)_2"Synthetic Metals. 121. 1794-1795 (2001)