分子間相互作用の減少に基づく有機超伝導体の開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14540539
• 研究機関: 姫路工業大学
• 研究代表者: 山田 順一 姫路工業大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (90191311)
• キーワード: 有機伝導体 / ハイブリッド / 電荷移動物質 / フェルミ面 / 磁性アニオン / 反強磁性体 / 国際情報交換 / フランス

研究概要

本年度では、研究目的を達成するために以下の研究を行った。
1.新規BDY系有機伝導体の研究
超伝導体を産み出すBDA-TTPと安定な金属を与えるBDH-TTPのハイブリッドであるDHDA-TTPの合成を成し遂げた。さらに、DHDA-TTPと有機アクセプター(TCNQ,TCNQF_4)および無機アニオンとの電荷移動物質を作製し、それらの伝導挙動を明らかにすると共に幾つかのDHDA-TTP塩の結晶構造解析に成功した。その結果、DHDA-TTPは比較的小さなアニオン(I_3-,AuI_2-,BF_4-)と低温(ca.2K)まで安定な金属を形成し、比較的大きなアニオン(ClO_4-,PF_6-,AsF_6-)とは金属-絶縁体転移を示す金属を与えることを明らかにした。また、β-(DHDA-TTP)_2PF_6塩のフェルミ面は二次元的ではあるが、超伝導体であるβ-(BDA-TTP)_2PF_6のフェルミ面と比べると円形ではなく、ネスティングを起こしやすいことが示唆された。
2.磁性アニオンを用いたBDY系有機伝導体の研究
磁性アニオンに由来するd電子とドナーからの伝導π電子の相互作用が強い場合、磁性的秩序(強磁性および反強磁性)により超伝導性が誘発される可能性がある。そこで、BDH-TTPおよびBDA-TTPのFeCl_4塩を作製し、それらの伝導挙動、磁気的挙動、結晶構造を明らかにした。(BDH-TTP)_2FeCl_4塩はκ-タイプのドナー配列を有しており、低温(1.5K)まで金属的性質を保持したが常磁性体であった。一方、β-タイプの(BDA-TTP)_2FeCl_4塩は113Kまで金属的挙動を示し、さらに8.5Kで反強磁性体に転移した。

研究成果

• [文献書誌] Hiroyuki Nishikawa: "New Organic Superconductors Consisting of an Unprecedented π-Electron Donor"Journal of the American Chemical Society. 124. 730-731 (2002)
• [文献書誌] Jun-ichi Yamada: "2-(1,3-Dithiolan-2-ylidene)-5-(1,3-dithian-2-ylidene)-1,3,4,6-tetrathiapentalene(DHDA-TTP), a hybrid of BDH-TTP and BDA-TTP, and its metallic cation-radical salts"Chemical Communications. 1118-1119 (2002)
• [文献書誌] Jun-ichi Yamada: "NEW ORGANIC SUPERCONDUCTORS FROM A NON-TTF DONOR, BDA-TTP"Molecular Crystals and Liquid Crystals. 380. 145-150 (2002)
• [文献書誌] Fatima Setifi: "New Tetrathiapentalene-Derived Charge Transfer Salts with Paramagnetic Transition Metal Complex Anion : κ-(EDDH-TTP)_3[Cr(phen)(NCS)_4]-2CH_2Cl_2 and κ_<21>-(BDH-TTP)_5[Cr(phen)(NCS)_4]_2-2CH_2Cl_2"Inorganic Chemistry. 41. 3761-3768 (2002)
• [文献書誌] Fatima Setifi: "Bulk Weak Ferromagnet in Ferrimagnetic Chains of Organic-Inorganic Hybrid Materials Based on BD H-TTP and Paramagnetic Thiocyanato Complex Anions : (BDH-TTP)[M(isoq)_2(NCS)_4]_3 M=Cr^<III>, Fe^<III>"Inorganic Chemistry. 41. 3786-3790 (2002)
• [文献書誌] Koichi Kikuchi: "Tetrachloroferrate (III) Salts of BDH-TTP [2,5-Bis(1,3-dithiolan-2-ylidene)-1,3,4,6-tetrathiapentalene] and BDA-TTP [2,5-Bis(1,3-dithian-2-ylidene)-1,3,4,6-tetrathiapentalene : Crystal Structures and Physical Properties"Journal of Solid State Chemistry (Special Issue). 168. 503-508 (2002)