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2018 年度 実績報告書

イオンインターカレーションによる中性錯体分子結晶の磁気秩序制御

研究課題

研究課題/領域番号 16K05738
研究機関東北大学

研究代表者

谷口 耕治  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (30400427)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードリチウムイオン電池 / MOF / 電気的磁性制御 / イオニクス / 分子磁性 / フィリング制御 / 強相関電子系
研究実績の概要

本研究では、電気化学的な手法により、磁気秩序を持たない中性錯体分子結晶と磁気秩序を持つイオン性分子結晶を切り替え、磁気秩序のON-OFF制御を行うことを目的とする。具体的には、酸化還元活性な分子から構成される中性錯体分子結晶に対し、リチウムイオン電池(LIB)の技術を応用によるイオンのインターカレーション介した電子フィリング制御を行い、無秩序な磁気基底状態から人工的な磁気秩序格子を構築することに取り組んだ。
リチウムイオン電池の放電操作によりRu二核錯体とTCNQ誘導体から成る中性錯体分子結晶に電子ドーピングを行い、常磁性分子を架橋している分子上に、選択的にラジカルスピンを発生させ、常磁性相からフェリ磁性相を誘起することに成功した。また独自に開発した、MPMS中で充放電&磁化測定が可能なin-situリチウムイオン電池システムを用いて、常磁性相とフェリ磁性相間を可逆的にON-OFF制御することにも成功した。またRu二核錯体-TCNQ誘導体集積体においては、ドーピングされた電子を直接ラジカルスピンにするだけでなく、スピン二量化の抑制のような間接的な電子状態の変調によっても、磁気秩序を誘起出来ることを明らかにした。
Ru二核錯体-TCNQ誘導体集積体以外にも、Feクロラニル酸錯体や層状無機化合物を対象とした磁気イオン制御を試み、高温での磁気秩序の誘起にも成功した。特に、後者では、室温以上の温度での磁気秩序誘起が実現されており、今後、このような酸化・還元反応を伴うイオン輸送を介した磁性制御(Magneto-ionic control)は、新たなスピン-イオン協奏デバイスの創出等、応用分野への発展が期待される。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Charge-Transfer Layered Assembly of a trans-Heteroleptic Paddlewheel-Type Diruthenium (II, II) Complex with a TCNQ Derivative: Electrochemical Tuning of the Magnetism2018

    • 著者名/発表者名
      K. Taniguchi, N. Shito, H. Fukunaga, H. Miyasaka
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 47 ページ: 664-667

    • DOI

      10.1246/cl.180086

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic Switching by the In-Situ Electrochemical Control of Quasi-Spin-Peierls Singlet States in a Three-Dimensional Spin Lattice Incorporating TTF-TCNQ Salts2018

    • 著者名/発表者名
      H. Fukunaga, M. Tonouchi, K. Taniguchi, W. Kosaka, S. Kimura, H. Miyasaka
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 24 ページ: 4294-4303

    • DOI

      10.1002/chem.201704815

    • 査読あり
  • [学会発表] TTF-TCNQユニットを組み込んだ有機金属構造体におけるスピン二量体の電気化学的フィリング制御を介した可逆的磁性相スイッチング2018

    • 著者名/発表者名
      谷口耕治,福永大樹,登内政徳,高坂亘, 宮坂等
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
  • [学会発表] Reversible Electrochemical Control of Magnetic Phase in Tetraoxolene-Bridged Honeycomb Layered Compounds through a Lithium-Ion Battery System2018

    • 著者名/発表者名
      Jian Chen, Kouji Taniguchi, Yoshihiro Sekine, Hitoshi Miyasaka
    • 学会等名
      錯体化学会 第68回討論会
  • [学会発表] 遷移金属錯体集積体におけるラジカルスピンの生成・消滅を介した可逆的磁性相制御2018

    • 著者名/発表者名
      谷口耕治,陳健, 関根良博,宮坂等
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
  • [学会発表] Electrochemical Switching of Magnetic Phase in a Tetraoxolene-Bridged Honeycomb Ferrimagnet Using a Lithium-Ion Battery System2018

    • 著者名/発表者名
      Jian Chen,Kouji Taniguchi,Yoshihiro Sekine,Hitoshi Miyasaka
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
  • [学会発表] Reversible Electrochemical Control of Magnetic Phase in Tetraoxolene-Bridged Honeycomb2018

    • 著者名/発表者名
      Jian Chen, Kouji Taniguchi, Yoshihiro Sekine, Hitoshi Miyasaka
    • 学会等名
      43rd International Conference on Coordination Chemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrochemical Magnetic Phase Switching in Donor/Acceptor Metal-Organic Frameworks by a Li-Ion Battery System2018

    • 著者名/発表者名
      Kouji Taniguchi, Keisuke Narushima, Hajime Sagayama, Wataru Kosaka, Nanami Shito, Hitoshi Miyasaka
    • 学会等名
      43rd International Conference on Coordination Chemistry
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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