| 研究課題/領域番号 |
15K05467
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
加藤 恵一 東北大学, 理学研究科, 助教 (80374742)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 単分子磁石 / 磁気異方性 / 配位子場 / フラーレン / 金属内包フラーレン |
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| 研究実績の概要 |
申請者は、単分子磁石(SMM)-ナノカーボン材料ハイブリット化合物を合成し、その構造と物性の関係について明らかにし、分子スピントロニクス材料の可能性を探る。
平成29年度は、ポルフィリン系SMMダブルデッカー錯体(1)と各種フラーレン(C60,C70)との共結晶化合物を合成し、その構造と磁気特性を明らかにした。1・C60結晶は結晶溶媒(ジエチルエーテル）の有無でSMM特性が大きく異なる事がわかった。これは、X線構造解析から中心金属Tbイオンの配位環境が異なるため、配位子場が変化したためと考えられる。また、分子配列も異なり、結晶溶媒なしでは分子1とC60が交互配列するのに対して、結晶溶媒ありでは分子1が二量体を形成し、これがC60と交互配列している。この二量化に伴う磁気双極子が基底状態に影響するためSMM特性に大きな違いをもたらした。
また、C60に比べて高い電子捕獲能力をもつLi内包フラーレン(Li+@C60)と分子１との共結晶化合物の合成を行い結晶構造解析を行った。C60との共結晶では得られないカゴメ格子のパッキングを示した。これは対アニオン(PF6-)が効果的に働いていると考えられる。磁気特性と構造の相関から三角形の頂点に一軸磁気異方性をゆうするスピンが存在するため、ベクトルカイラリティーの存在が示唆される。
さらに、SMMを示すDy内包フラーレン(DySc2N@C80)をカーボンナノチューブに内包することに成功した。今後磁気特性を明らかにしていく。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ポルフィリン配位子をゆうするホスト型希土類SMMの配位環境を各種フラーレンを用いて変化させることに成功している。これは磁気異方性をゲスト分子によって制御することを意味している。磁気異方性の見積もりは従来の直流・交流磁気測定に加え、核磁気共鳴分光法を積極的に取り入れることで進めている。また、各種SMMをカーボンナノチューブに内包させることにも成功しており、磁気特性並びに電子状態についても研究を進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在までの進捗状況にも述べたが、ホスト型希土類SMMの磁気異方性をゲスト分子(フラーレン類)によって制御できることがわかった。今後はこれらの磁気特性を詳細に調べる。特に、極低温における磁化の磁場依存性を詳細に調べることを予定している。また現在進めている各種SMMをカーボンナノチューブに内包した系についても磁気特性や電子状態について研究を進めていく予定である。
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