剛体溶媒中での光応答型単分子磁石構築の研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14204071
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 古賀 登 九州大学, 大学院・薬学研究院, 教授 (60161890)
• 研究分担者: 唐沢 悟 九州大学, 大学院・薬学研究院, 助手 (80315100) ; 秋田 健行 九州大学, 大学院・薬学研究院, 助手 (50294963)
• キーワード: カルベン / 単分子磁石 / ヘテロスピン / 分子磁性 / 光応答 / コバルト錯体 / 機能性ナノマテリアル / 磁気異方性

研究概要

一分子で磁石と類似の磁気的性質を示す単分子磁石構築のために、我々は、有機スピンと常磁性金属のスピンを持つヘテロスピン系を用いることを提唱してきた。今回、有機スピン源としてジアゾ基の光分解により生じる三重項カルベンを、常磁性金属のスピン源として磁気異方性の大きい高スピンコバルト(II)イオンを選び単分子磁石構築研究を行った。具体的には剛体溶媒中、極低温条件下、光照射前後のdc及びac磁気測定を行い、光照射後に生成するカルベン-コバルト錯体の磁気的性質を調べた。ac磁気測定においては、遅い磁気緩和が観測され、X"磁化率の周波数依存性の温度変化よりスピン反転に要する活性化エネルギーは89Kと見積もることができた。また、dc磁気測定においては、単分子磁石に特徴的な温度に依存した保持力を持つ磁化のヒステリシスが観測された。1.9Kでの保持力は、3500Oeであった。これら磁気測定の結果は、単分子磁石の生成を示唆する結果であり、また、一個の金属イオンのみからなる単分子磁石の初めての例となった。このカルベン-コバルト錯体は、ナノメートルサイズの大きさを持ち機能性ナノマテリアルとして、その応用が期待される。この剛体溶媒中での光応答型単核単分子磁石の研究は、J.Am.Chem.Soc.に投稿し掲載された。現在、更に定量的な磁気測定の解析のため、カルベンの替わりに安定なニトロキシドラジカルを有機のスピン源として用いた類似コバルト錯体について詳細な研究を行っている。

研究成果

• [文献書誌] H.Morikawa, S.Karasawa, N.Koga: "Magnetic Property after Irradiation of Tetrakis[4-(a-diazobenzyl)pyridine]copper(II) in a Frozen Solution"Appl.Magn.Reson.. 23・4. 507-515 (2003)
• [文献書誌] Y.Iwasaki, K.Katano, Y.Ohba, S.Karasawa, N.Koga, S.Yamauchi: "On the g Value Shift and Intersystem Crossing in Photo-Excited Radical-Triplet Systems"Appl.Magn.Reson.. 23・4. 377-391 (2003)
• [文献書誌] Satoru Karasawa, Noboru Koga: "Magnetic behaviors after irradiation of assemblies consisting of bis(hexafluoroacetylacetonato)copper(II) and tetrapyridyl-pentadiazo compounds in frozen solutions"Polyhedron. 22. 1877-1882 (2003)
• [文献書誌] Satoru Karasawa, Guangyuan Zhou, Hiroshi Morikawa, Noboru Koga: "Magnetic Properties of Tetrakis[4-(a-diazobenzyl)pyridine]bis(thiocyanato-N)cobalt(II) in Frozen Solution after Irradiation. Formation of a Single-molecule Magnet in Frozen Solution"J.Am.Chem.Soc.. 125. 13676-13677 (2003)