| 研究課題/領域番号 |
15K05478
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
山本 貴 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 准教授 (20511017)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 金属ジチオレン錯体 / 軌道準位の縮退・逆転 / 超分子化 / 伝導性・磁性 / 電荷不均一化 |
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| 研究実績の概要 |
金属ジチオレン錯体分子から構成される固体は、ペロブスカイト化合物のような縮退軌道による「多様な電子状態」と、低次元π電子系に特有な「明快な電子状態」の双方の特徴持つ候補物質である。本研究では、M(dmit)2錯体分子[M = Pd, Pt, Au]に注目し、固体中で二つの分子が化学結合した結果生じる「分子軌道準位の縮退、および、縮退に近い状態」が明快かつ多様な電子状態を示すことを明らかにし、伝導性や磁性に及ぼす影響を解明することが目的である。
ラマンスペクトルを中心に観測した結果、化学結合した分子は更に複数の分子が集まり、電子も特定の分子上に集まることで、超分子を形成する傾向にあることが判った。Cs[Pd(dmit)2]2の金属的伝導性は、複数種類の超分子構造の組み換えに伴う電子移動が原因である。(C7H13NH)[Pd(dmit)2]2も同様の伝導機構による。極低温でも電子スピンが秩序化しない現象（スピン液体）を示すEtMe3Sb[Pd(dmit)2]2では、互いに異なる超分子構造が残存することで秩序化が妨げられている。Me4N[Pt(dmit)2]2では、超分子化による電子密度の偏りだけでなく、分子内の二つの配位子の電子密度も異なっていた。これは単一成分金属の伝導機構の理論予測に合致する発見である。反強磁性物質であるMe4P[Pd(dmit)2]2では、複数種類の超分子化と、分子内の二つの配位子の電子密度が異なる現象を見出した。
このように、縮退に近い状態では、超分子構造による電子密度の偏りと、配位子の電子密度の偏りが発生することで、既存の分子固体にはない多様な電子状態を示すことが判明した。
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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
当初計画では、M=Auの研究も行なう予定であったが、28年度からM=PtとM=Pdの研究へ軸足を移した。これは、M=PtとM=Pdにおける縮退に近い軌道の効果が多様性をもつため、データを蓄積する必要性に迫られたからである。
28年度は、Cs[Pd(dmit)2]2の伝導性の起源に関する論文を作成し、掲載に到った。極低温でも電子スピンが秩序化しない物質として注目されているEtMe3Sb[Pd(dmit)2]2におけるスピン液体の起源に関する論文は投稿済み（修正中）である。(C7H13NH)[Pd(dmit)2]2の伝導機構に関する成果と、Me4N[Pt(dmit)2]2における電子密度の偏りに関しては学会発表を行なった。反強磁性物質であるMe4P[Pd(dmit)2]2に関しては、論文作成に必要なデータが揃ったので、論文執筆の準備段階に入った。また、[M(dmit)2]2塩に関する総説も執筆・投稿した（修正中）。総説では、縮退に近い軌道が及ぼす電子状態や、超分子化の原理、軌道準位や超分子化の観測手段、伝導性や磁性と超分子化との関連性について解説してある。
その一方で、一部試料に関して大きな単結晶作成が困難であったため、測定が滞った側面もあった。しかし、データが蓄積されて体系的な解析が可能になったので、当初目的に向けた進展があったといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
(C7H13NH)[Pd(dmit)2]2およびMe4N[Pt(dmit)2]2に関する研究成果を論文として公表するためには、ラマンスペクトルだけでなく、相補的情報が得られる赤外スペクトルも揃えたほうが良い。しかし、偏光赤外スペクトルを得るための大きな単結晶育成が困難であった。今後は、27年度と28年度に行なってきた良質な単結晶育成を中断し、微小粉末結晶でも可能な実験（無偏光の低温赤外スペクトルなど）により、相補的情報を得る方針である。反強磁性体における誘電性の探索や、スピン液体を示す他の物質に関しても、単結晶育成にこだわらず、微小粉末試料による実験を推進する予定である。この方針による実験を軌道に乗せることが出来れば、ダイヤモンドアンビルを用いた圧力下超伝導体における縮退軌道の効果の研究も実現可能になる。従って、29年度は粉末試料を用いた低温赤外スペクトルの測定も行う予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
28年度は、錯体の中心金属として、金や白金ではなく、主にパラジウムを用いた。従って、試薬購入の出費が大幅に抑えられた。良質な単結晶育成を試みた結果、偏光赤外スペクトルの測定を行なうことが出来なかった。そのため、国際会議のエントリーや論文執筆時期が遅れたため、出費が抑えられた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
29年度は、良質な単結晶育成にこだわらず、粉末微結晶を用いて赤外スペクトルを測定する予定である。低温下での赤外スペクトルの測定は、研究協力者のもとで行なう予定であり、出張実験の旅費に充当させる。互いに相補的な関係にある赤外スペクトルとラマンスペクトルを揃えることができるようになる。データが揃った時点で国際会議での発表や複数の論文執筆を予定しており、これらの費用にも充当させる予定である。
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