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2021 年度 実施状況報告書

ナノ磁場空間における分子挙動の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K05366
研究機関東京大学

研究代表者

中林 耕二  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (80466797)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード分子磁性体 / ホストーゲスト化学
研究実績の概要

本研究課題では、ナノチャンネル構造を持った強磁性錯体をホスト化合物として用いて、ナノチャンネル中のゲスト分子やイオンの挙動を明らかにすることを目的としている。このナノチャンネル強磁性錯体は、室温大気下においてナノチャンネル中のアセトン分子が脱離し、単結晶状態を保ったまま、ナノチャンネルが開いた構造から閉じた構造に変化する。また、その構造変化に伴って保磁力のある強磁性状態から保磁力のない強磁性に磁気特性が変化することを明らかにしている。令和3年度は、この結晶構造変化に伴う磁気特性の変化を詳細に調べるため単結晶を用いた磁化測定を行った。まず、磁化測定が可能な大きさの単結晶を得るため、合成条件を検討した。その結果、コバルトイオン溶液とオクタシアノ錯体溶液を積層した直後に穏やかに撹拌し、その溶液を1-2ヶ月静置することで、各辺の長さがこれまでの2~3倍程度の結晶を得た。この反応条件は、初期の撹拌以外は、概ね従来の合成法と同じであることから、初期撹拌によってある程度溶液が均一になった状態を長時間静置することが本化合物の結晶成長に重要であることが示唆された。得られた結晶用いて、単結晶磁化率測定を行い、開いた構造においては、ナノチャンネルに沿ったc軸方向が磁気困難軸、ナノチャンネルに垂直なa,b軸方向が磁気容易軸であることが明らかになった。また、閉じた構造においては、粉末試料のときと同様に、ほぼ閉じた磁気ヒステリシスループが観測され、単結晶状態においても保磁力をほぼ有していないことが明らかになった。

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

本研究課題では、ナノチャンネル構造を持った強磁性錯体をホスト化合物として用いて、ナノチャンネル中のゲスト分子やイオンの挙動を明らかにすることを目的としている。これまでに、室温大気下においてナノチャンネル中のアセトン分子が脱離し、ナノチャンネル構造が開いた状態から閉じた状態に変化することを見出している。磁化測定が可能な大きさの単結晶試料の合成が可能になったため、この単結晶構造の変化と磁気特性の変化を詳細に調べることができ、磁化の容易軸方向などが実測から明らかになった。以上より、おおむね順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

単結晶を用いた磁化測定の結果を踏まえて、ナノチャンネル強磁性錯体の保磁力、磁気異方性の起源について理論的裏付けを再構築する。具体的には、コバルトイオンの一イオン異方性だけでなく、結晶構造中のコバルトイオン、タングステンイオンの配置も考慮し、最安定な磁化の方向を探索する。ナノチャンネルが閉じた構造においても、同様の理論計算を行い、結晶構造変化に伴う保磁力の大きな変化の原因を明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

ナノチャンネル強磁性錯体の磁気特性を明らかにするため、詳細な磁化測定および解析が必要があり、磁化測定用の消耗品、解析用の計算機等が必要となったため。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ハノーバー大学(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      ハノーバー大学
  • [国際共同研究] ヤゲロニア大学(ポーランド)

    • 国名
      ポーランド
    • 外国機関名
      ヤゲロニア大学
  • [雑誌論文] Ratiometric and Colorimetric Optical Thermometers Using Emissive Dimeric and Trimeric {[Au(SCN) <sub>2</sub> ] <sup>?</sup> } <sub> <i>n</i> </sub> Moieties Generated in <i>d</i> ? <i>f</i> Heterometallic Assemblies2022

    • 著者名/発表者名
      Kumar Kunal、Stefanczyk Olaf、Chorazy Szymon、Nakabayashi Koji、Ohkoshi Shin‐ichi
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 61 ページ: -

    • DOI

      10.1002/anie.202201265

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Second harmonic generation on chiral cyanido-bridged Fe<sup>II</sup>?Nb<sup>IV</sup> spin-crossover complexes2021

    • 著者名/発表者名
      Kawabata Shintaro、Nakabayashi Koji、Imoto Kenta、Klimke Stephen、Renz Franz、Ohkoshi Shin-ichi
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 50 ページ: 8524~8532

    • DOI

      10.1039/D1DT01324F

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Manganese‐Octacyanidoniobate‐Based Ferrimagnet Possessing Bridging Ligands with Disulfide Bonds2021

    • 著者名/発表者名
      Kanno Takefumi、Nakabayashi Koji、Imoto Kenta、Ohkoshi Shin‐ichi
    • 雑誌名

      European Journal of Inorganic Chemistry

      巻: 2021 ページ: 4681~4689

    • DOI

      10.1002/ejic.202100747

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detection of Sub‐Terahertz Raman Response and Nonlinear Optical Effects for Luminescent Yb(III) Complexes2021

    • 著者名/発表者名
      Kumar Kunal、Stefanczyk Olaf、Nakabayashi Koji、Imoto Kenta、Oki Yurie、Ohkoshi Shin‐ichi
    • 雑誌名

      Advanced Optical Materials

      巻: 10 ページ: 2101721~2101721

    • DOI

      10.1002/adom.202101721

    • 査読あり
  • [学会発表] Spin crossover and second harmonic generation of cyanido-bridged metal assemblies2022

    • 著者名/発表者名
      K. Nakabayashi, S. Kawabata, T. Kanno, K. Imoto, S. Klimke, F. Renz, S. Ohkoshi
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] Construction of cyanido-bridged Co-W assemblies exhibiting a thermal phase transition near room temperature2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Nakamura, Koji Nakabayashi, Kenta Imoto, Shin-ichi Ohkoshi
    • 学会等名
      日本化学会 第102春季年会
  • [学会発表] THz wave absorption modulated by charge-transfer induced phase transition of cyanido-bridged metal assemblies2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Mineo, K. Nakabayashi, K. Imoto, K. Nakagawa, S. Ohkoshi
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
  • [学会発表] 多様な光学特性を示す磁性錯体の構築2021

    • 著者名/発表者名
      中林耕二, 大越慎一
    • 学会等名
      2021年度第6回光機能研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Integrating SMM, luminescent thermometry, porosity, and high proton conductivity within a single molecule-based material2021

    • 著者名/発表者名
      J. Wang, J. J. Zakrzewski, M. Heczko, M. Zychowicz, K. Nakagawa, K. Nakabayashi, B. Sieklucka, S. Chorazy, S. Ohkoshi
    • 学会等名
      The 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies, symposium of Frontiers of Molecular Magnetism
    • 国際学会
  • [学会発表] Holmium(III) SMMs Functioning as Optical Thermometers Based on Luminescence Re-Absorption Effect2021

    • 著者名/発表者名
      J. Wang, J. J. Zakrzewski, M. Zychowicz, V. Vieru, L. Chibotaru, K. Nakabayashi, S. Chorazy, S. Ohkoshi
    • 学会等名
      The 71st Conference of Japan Society of Coordination Chemistry
  • [学会発表] Three-dimensional octacyanidometallate-based coordination networks with two types of bridging ligands of cyanide and 4,4’-dipyridyl disulfide2021

    • 著者名/発表者名
      T. Kanno, K. Nakabayashi, K. Imoto, S. Ohkoshi
    • 学会等名
      錯体化学会第71回討論会
  • [備考] 研究成果一覧webページ

    • URL

      https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=35311409400

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公開日: 2022-12-28  

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