| 研究課題/領域番号 |
16H02269
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
宮坂 等 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50332937)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 多孔性配位高分子 / 多孔性導電性磁石 / ガス吸着挙動 / 磁性変換 / 酸素磁性 / リチウムイオン電池 |
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| 研究実績の概要 |
研究課題(I) ：「一電子移動型D2A多孔性分子磁石の開発とガス吸着による磁気秩序及び電子輸送のin situ制御」について
電子ドナー（D：水車型Ru二核錯体）とアクセプター（A：TCNQ誘導体）の一電子移動D2A型からなる層状磁石を設計し、そのうちの幾つかに、層間の溶媒分子を脱離させた溶媒フリー化合物が安定なゲートオープン型の多孔性層状磁石を見出した。それらは、溶媒を吸着して元の溶媒和化合物に戻り、磁性を可逆的にスイッチさせる”magnetic sponges”といて振る舞うが、さらに、溶媒の代わりにガス分子を吸着するものを幾つか見出した。ガスとしては、CO2、O2、N2などを用いているが、ガスの吸脱着により磁気相転移が可逆に変化する多孔性磁石を見出した。そのうち、一電子移動D2A型磁石にNO2を吸着させた場合は、TCNQラジカルに反応するらしく、NO2分子が孔内にトラップされてしまう。このことは、逆に言えば、電荷移動したTCNQとNO分子の相互作用は極めて強いことを意味しており、今後中性型のD2Aなどに用いて磁気変換を試みる予定である。
研究課題(II) ：「細孔内に固定された固体酸素を磁気媒介とする磁性体の開発と機構解明」について
上記の一電子移動D2A型磁石の一つの化合物については、CO2やN2の非磁性ガスの吸着では相転移温度を上昇させ、O2の常磁性ガスでは、磁石層と酸素スピンが相互作用することにより、磁気秩序を強磁性（フェリ磁性体）から反強磁性に変える新しい多孔性磁石であることがわかった。その磁気秩序の詳細を検討しており、特に、ガス分圧を可変したin situ磁気測定、誘電測定を行っている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
「非磁性ガスと常磁性ガスを区別する多孔性磁石」の可能性を示唆する多孔性の層状磁石を見出しており、今後の結果にも因るが、極めて大きな発見であると自負している。また、その他にも幾つかのガス吸着する多孔性磁石を見出しており、今後の展開が大いに期待できる。問題点としては、測定装置（in situ磁気測定用装置）が一台のみであり、in situ磁気測定が非常に時間がかかる点である（長い場合は、一回に１ヶ月以上かかる）。そのため、面白そうなサンプルをいくつも見出しているが、詳細な測定が滞っているのが現状である。
また、磁性体ではなく、溶媒の吸脱着により中性状態とイオン性状態を変換する一次元鎖も言い出した。溶媒和型のDA一次元鎖は、中性ーイオン性転移を起こすが、溶媒を脱離した一次元鎖は、中性のままであることがわかった。この化合物についても継続して調査するが、開始から１年間で非常に多くの物質群を見出すに至っている。
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| 今後の研究の推進方策 |
上記の多孔性一電子移動D2A型磁石の磁気挙動のガス吸脱着依存生について、さらに詳細に検討することに加え、中性ーイオン性転移型DA一次元鎖についても継続して詳細に検討する。
今後は、上記の化合物に加え、二電子移動型D2A層状物質（常磁性体）から一電子移動型への変換、中性型D2A層状物質から磁性体への変換について検討する。また、現在までの物質研究は”バルク物質”を中心に行ってきたが、これらを薄膜で成長させ、分光学的に磁性体変換をモニターすることを検討する。より応答性の早い磁気スイッチの開発や光によるモニターなどを見据えると、やはり薄膜材料の検討は必須であり、２９年度から検討を始めたい。薄膜材料に対する分光化学的な同定としては、磁気円二色性分光法（MCD法）を用い、磁気転移に対するファラデー効果をプローブとする。
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