研究課題
本課題では、光・電磁波に応答する新規相転移物質を創成し、次世代デバイスや環境・エネルギー問題に資する新機能性に関する研究を推進することを目的としている。平成30年度は、ルビジウムイオンを層間に含む2次元層状シアノ架橋型コバルトータングステンフレームワークを合成し、室温にて周波数1THzを下回るテラヘルツ光を吸収することを見出した。また、フォノンモード計算により、この吸収は層間の空隙に存在するルビジウムイオンの遅い振動モードに起因することを明らかにした。この吸収周波数は、前年度に報告した3次元シアノ架橋型マンガンー鉄フレームワークのナノ空隙に閉じ込められたセシウムイオンのフォノンモードに比べ顕著に低くなっており、2次元層間の空隙に存在するアルカリ金属イオンはよりゆっくりと振動していると考えられる。また、磁気測定および紫外可視吸収スペクトル測定より、本化合物は大きな色相変化を伴う電荷移動スピン転移を示し、温度変化に伴いCo^<II> (S=3/2)-W^V(S=1/2)を有する高温相(赤色)からCo^<III> (S=0)-W^<IV>(S=0)を有する低温相(青色)へ変化することを明らかにした。さらに、低温相に785 nmの光を照射するとキュリー温度20 Kを示す光誘起相に変化することも見出している。これらの温度および光による相転移に伴い、テラヘルツ光吸収スペクトルは変化し、その最低吸収周波数は、温度相転移においては高温相から低温相の変化に伴い高周波側にシフトし、光誘起相転移においては光照射に伴い低周波側にシフトすることが明らかになった。この他に、3次元フレームワーク有する金属錯体を多数合成し、その中でイオン伝導性を示す金属錯体、段階的なスピン転移を示す金属錯体を見出した。
2: おおむね順調に進展している
光・電磁波に応答する相転移物質の開発を目的として、ルビジウムイオンを層間に含む2次元層状シアノ架橋型コバルトータングステンフレームワークを設計・合成し、層間ルビジウムイオンのフォノンモードにより1 THzを下回るテラヘルツ光が吸収されることを明らかにした。この結果は、アルカリ金属イオン周りのフレームワーク構造を制御することにより、テラヘルツ領域のフォノンモードを制御できることを示唆しており、新しいテラヘルツ吸収材料の設計指針となることが期待される。さらに、この2次元層状シアノ架橋型コバルトータングステンフレームワークが電荷移動相転移を示すことを利用して、光および温度によるテラヘルツ光吸収周波数の制御にも成功した。また、段階的スピン転移を示す3次元フレームワーク錯体や、多色発光を示す層状錯体なども報告しており、順調に進展している。
研究代表者により開発された優れた磁気特性を有する金属酸化物およびその金属置換体において、マグノン・フォノン結合といったメカニズムによるマグノン緩和過程を調べる。k=0のコヒーレントマグノンを励起した後、その緩和過程を測定する。粒子サイズ、金属置換による緩和時間の変化を調べ、緩和過程を明らかにする。また、粒子同士の結晶方向を揃えた材料を作製し、平行励起によるマグノン発生と緩和過程も測定する。加えて、テラヘルツ領域の光吸収効率や直線偏光を円偏光に変換する性能の向上を目指す。
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すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 9件、 査読あり 16件) 学会発表 (65件) (うち国際学会 24件、 招待講演 19件) 図書 (4件) 備考 (1件) 産業財産権 (5件) (うち外国 2件)
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