ナノ磁性分子の合成と展開

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15205008
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 大塩 寛紀 筑波大学, 化学系, 教授 (60176865)
• 研究分担者: 二瓶 雅之 筑波大学, 化学系, 助手 (00359572)
• キーワード: ナノ磁性体 / 基底高スピン / 金属錯体

研究概要

複数の金属イオンを架橋する多座配位有機配位子と金属イオンの反応により、高スピン状態を基底状態にもつ新奇クラスター分子を合成し、その構造および磁性を明らかにした。
1)世界最小単分子磁石の磁気構造:アルコール基をもつシッフ塩基3座配位子と塩化マンガン、塩化銅との反応により、混合原子価Mn(III)Cu(II)2核錯体([Mn^<III>Cu^<II>(sap)_2Cl(MeOH)]を合成した。この錯体は金属イオン間に強磁性的相互作用(J=80K)が働きS=5/2のスピン基底状態を持つ高スピン分子である。本錯体の極低温で交流磁化率の測定により、本錯体がブロッキング温度0.5Kの単分子磁石であることを明らかにした。
2)リングマグネットの合成:新たに合成したシッフ塩基4座配位子と塩化マンガンや塩化鉄との反応により、リング構造やホイール構造をもつ錯体を合成した。ホイール構造をもつマンガン(II, III)錯体は高スピン状態を基底状態にもつ分子であり、直流・交流磁化率の測定により本錯体がブロッキング温度1.0Kのナノマグネットであることを明らかにした。
3)酸化物コアをもつ混合原子価クラスター:多座配位シッフ塩基と塩化銅、塩化マンガンとの反応により、Mn^<III>とMn^<IV>イオンが酸化物イオンで架橋された酸化物クラスターをコアにもつ錯体を合成した。この化合物はマンガンイオン間に反強磁性的相互作用が働く基底高スピン錯体である。また、反応条件を変えたり、金属イオンをつなぐ架橋配位子を化学修飾することにより、異なった多核構造(2核〜20核まで)をもつクラスター分子の単離と構造決定に成功した。

研究成果

• [文献書誌] H.Oshio: "Mixed Valent Fe(II, III) Wheel with S=29/2 Ground State"Angew.Chem.. 42. 223-224 (2003)
• [文献書誌] H.Oshio: "Syntheses, Structures and Magnetic Properties of Multinuclear Manganese Complexes with Schiff Base Ligands"Inorg.Chem.Commun. 6. 377-380 (2003)
• [文献書誌] H.Oshio: "Multinuclear Nickel(II) Complexes with Schiff Base Ligands"Synth.Met.. 137. 1309-1310 (2003)
• [文献書誌] H.Oshio: "Structures and Magnetic Properties of Metal cubes"Polyhedron. 22. 2359-2362 (2003)
• [文献書誌] H.Oshio: "Structures and Magnetic Properties of Di- and Trinuclear Nickel(II) Complexes with Phenoxo and Acetato Bridges"Chem.Lett.. 32. 812-819 (2003)
• [文献書誌] H.Ohino: "Spectroelectrochemical Studies on Mixed Valence States in a Cyanide Bridged Molecular Square"Chem.Eur.J.. 9. 3946-3950 (2003)
• [文献書誌] 大塩 寛紀(共著): "集積型金属錯体の科学:物質機能の多様性を求めて"化学同人. 270 (2003)