多重機能性単分子磁石－カーボンナノ材料の開発

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K05467
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 加藤 恵一 東北大学, 理学研究科, 助教 (80374742)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 単分子磁石 / フラーレン / 超分子化学 / カーボンナノチューブ / 磁気異方性 / スピンダイナミクス

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。
最終年度はC80ゲージを有する二核Dy錯体Dy2ScN@C80内包単層カーボンナノチューブ（SWCNT）を合成し、単核DySc2N@C80との比較を行った。二核Dy錯体Dy2ScN@C80は単核DySc2N@C80に比べて、SMM特性が優れていることが報告されている。Dy2ScN@C80@SWCNTのTEM像からSWCNT内に丸い円形の像が1次元に配列していることが確認できた。またEDXからは、Dy、Scの特性X線に対応するピークが見られた。またそのピーク比からおよそDy : Sc = 2 : 1であることが確認された。これらの結果から、Dy2ScN@C80のSWCNTへの内包が確認できた。Dy2ScN@C80@SWCNTの直流磁化率測定からのブロッキング温度が約4 Kであることが示唆される。1.8Ｋの磁化曲線からは約5 Kまでヒステリシスの開きを確認する事が出来た。これらの結果から、Dy2ScN@C80はSWCNT内においてもSMM特性を失うことなく、磁気特性を保持できることが確認された。

研究成果

• [国際共同研究] KIT Physikalisches Institut/KIT Institute of Nanotechnology(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: KIT Physikalisches Institut/KIT Institute of Nanotechnology
• [国際共同研究] CNRS Institut Neel(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: CNRS Institut Neel
• [雑誌論文] Manipulation of the Coordination Geometry along the C4 Rotation Axis in a Dinuclear Tb3+ Triple‐Decker Complex via a Supramolecular Approach (2020)
  • 著者名/発表者名: Katoh Keiichi、Yasuda Nobuhiro、Damjanovi? Marko、Wernsdorfer Wolfgang、Breedlove Brian K.、Yamashita Masahiro
  • 雑誌名: Chemistry A European Journal 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1002/chem.201905400
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Magnetic Hysteresis of Single-Molecule Magnets Adsorbed on Ferromagnetic Substrate (2019)
  • 著者名/発表者名: Qi Zhi Kun、Mishra Puneet、Ara Ferdous、Oka Hirofumi、Sainoo Yasuyuki、Katoh Keiichi、Yamashita Masahiro、Komeda Tadahiro
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: - ページ: -
  • DOI: doi.org/10.1021/acsnano.9b04428
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneous Spin‐Crossover Transition and Conductivity Switching in a Dinuclear Iron(II) Coordination Compound Based on 7,7′,8,8′‐Tetracyano‐ p ‐quinodimethane (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa Ryuta、Ueno Shuya、Nifuku Shoei、Horii Yoji、Iguchi Hiroaki、Miyazaki Yuji、Nakano Motohiro、Hayami Shinya、Kumagai Shohei、Katoh Keiichi、Li Zhao‐Yang、Yamashita Masahiro、Kawata Satoshi
  • 雑誌名: Chemistry A European Journal 巻: 26 ページ: 1278～1285
  • DOI: doi.org/10.1002/chem.201903934
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin properties of single-molecule magnet of double-decker Tb(III)-phthalocyanine (TbPc2) on ferromagnetic Co film characterized by spin polarized STM (SP-STM) (2019)
  • 著者名/発表者名: Ara Ferdous、Oka Hirofumi、Sainoo Yasuyuki、Katoh Keiichi、Yamashita Masahiro、Komeda Tadahiro
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 125 ページ: 183901～183901
  • DOI: doi.org/10.1063/1.5079964
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detailed Analysis of the Crystal Structures and Magnetic Properties of a Dysprosium(III) Phthalocyaninato Sextuple‐Decker Complex: Weak f?f Interactions Suppress Magnetic Relaxation (2019)
  • 著者名/発表者名: Horii Yoji、Katoh Keiichi、Sugimoto Kunihisa、Nakanishi Ryo、Breedlove Brian K.、Yamashita Masahiro
  • 雑誌名: Chemistry A European Journal 巻: 25 ページ: 3098～3104
  • DOI: doi.org/10.1002/chem.201805368
  • 査読あり
• [雑誌論文] Series of Chloranilate-Bridged Dinuclear Lanthanide Complexes: Kramers Systems Showing Field-Induced Slow Magnetic Relaxation (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa Ryuta、Michiwaki Shoichi、Noda Takeshi、Katoh Keiichi、Yamashita Masahiro、Kawata Satoshi
  • 雑誌名: Magnetochemistry 巻: 5 ページ: 30～30
  • DOI: doi.org/10.3390/magnetochemistry5020030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationship between the Coordination Geometry and Spin Dynamics of Dysprosium(III) Heteroleptic Triple-Decker Complexes (2019)
  • 著者名/発表者名: Sato Tetsu、Matsuzawa Satoshi、Katoh Keiichi、Breedlove Brian K.、Yamashita Masahiro
  • 雑誌名: Magnetochemistry 巻: 5 ページ: 65～65
  • DOI: doi.org/10.3390/magnetochemistry5040065
  • 査読あり
• [学会発表] 低配位ランタノイド錯体の合成、及び磁気特性 (2020)
  • 著者名/発表者名: Tetsu SATO, Keiichi KATOH, Brain K BREEDLOVE, Masahiro YAMASHITA
  • 学会等名: 日本化学会 第100回春季年会
• [学会発表] 二層積層型イットリウム(III)－フタロシアニン錯体における分子間磁気的相互作用の理論研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 池永和輝・北河康隆・加藤恵一・山下正廣・中野雅由
  • 学会等名: 第69回錯体化学討論会
• [学会発表] Theoretical study of substitution effect on f-pi magnetic interaction in TbPc2 complex (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasutaka Kitagawa, Kazuki Ikenaga, Hayato Tada, Iori Era, Keiichi Katoh, Masahiro Yamashita, Masayoshi Nakano
  • 学会等名: 第69回錯体化学討論会
• [学会発表] Magnetic anisotropy of ErPc2 (2019)
  • 著者名/発表者名: Tetsu SATO, Keiichi KATOH, Brain K BREEDLOVE, Masahiro YAMASHITA
  • 学会等名: 第69回錯体化学討論会
• [学会発表] Comprehensive studies for structural and magnetic properties of terbium(III) phthalocyaninato multiple-decker complexes in high-valence states (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoji HORII, Keiichi KATOH, Marko DAMJANOVIC, Masahiro YAMASHITA
  • 学会等名: 第69回錯体化学討論会
• [学会発表] エルビウムイオンの磁気異方性 (2019)
  • 著者名/発表者名: Tetsu SATO, Keiichi KATOH, Brain K BREEDLOVE, Masahiro YAMASHITA
  • 学会等名: 第13回分子科学討論会
• [学会発表] Magnetic anisotropy of ErPc2 (2019)
  • 著者名/発表者名: Tetsu SATO, Keiichi KATOH, Brain K BREEDLOVE, Masahiro YAMASHITA
  • 学会等名: 7th Asian Conference on Coordination Chemistry
  • 国際学会