| 研究課題/領域番号 |
19K15525
|
|---|
| 研究機関 | 金沢大学 |
|---|
研究代表者 |
三橋 了爾 金沢大学, GS教育系, 助教 (60756667)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| キーワード | 単イオン磁石 / 水素結合ネットワーク / 磁気緩和ダイナミクス |
|---|
| 研究実績の概要 |
ナノサイズの磁石である単分子磁石化合物は、次世代の高密度記録素子や、量子情報処理への応用が期待されている。しかし、これまでに報告されている第一遷移金属元素を用いた単分子磁石化合物のほとんどが、量子トンネリングによる磁気緩和のために磁気情報を保存できない。申請者は、これまでに分子間水素結合によって金属錯体の配位構造を制御し高い磁気異方性を実現できることを報告してきた。本研究では、単分子磁石化合物における量子トンネリングを抑制する手法の開発を目指し、水素結合ネットワーク構造を有する単分子磁石化合物の磁気緩和挙動を明らかにすることを目的とした。
令和元年度は、水素結合ネットワークを形成する四面体型コバルト(II)錯体の合成とその磁気緩和挙動の解明について取り組んだ。水素結合ドナー、アクセプターを共に有する数種類の非対称二座配位子を用いることで、類似の分子構造を有するが水素結合ネットワークの異なる四面体型コバルト(II)錯体の合成に成功した。
得られた試料の磁化率測定から、静的な磁気的性質には水素結合ネットワークは大きく影響しないことがわかった。一方で、磁気緩和挙動(動的な磁気的性質)を検討した結果、水素結合ネットワーク構造によって大きな違いが見られた。二次元シート型水素結合ネットワークを有するコバルト(II)錯体では、量子トンネリングによる迅速な磁気緩和が観測されたが、一次元鎖状ネットワークを有する錯体では、量子トンネリングが部分的に抑制された。また、一次元鎖内の隣接錯体間の距離が非等価の場合、より効果的に量子トンネリングが抑制されることが明らかになった。以上のことから、単分子磁石化合物の結晶内の分子配列がその磁気緩和挙動に大きく影響することが示唆された。
|
| 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
計画していた金属錯体は概ね合成でき、その結晶構造や磁性を調べることができた。また、合成した化合物群において水素結合ネットワークの違いによって磁気緩和挙動の違いが見られたことから、分子間相互作用による磁気緩和ダイナミクスの制御への展開の下地をつくることができた
|
| 今後の研究の推進方策 |
<コバルト(II)錯体の亜鉛(II)イオンによる磁気希釈>
非磁性金属イオンによって試料を磁気的に希釈し、分子間の磁気的相互作用を変化させる。非磁性金属イオンである亜鉛(II)イオンは、コバルト(II)イオンと同じ電荷、同程度のイオン半径を有するため、コバルト(II)錯体と同形の結晶を生成することが知られている。そのため、コバルト(II)錯体の分子構造や水素結合ネットワークを変えることなく分子間相互作用のみを変化させることできる。既に本コバルト錯体においても亜鉛(II)イオンから同形結晶が生成することが明らかになっており、この結果を基にCo/Zn比率を段階的に変化させた試料の合成を試みる。
<単分子磁石の磁気緩和挙動に対する分子間相互作用の影響の解明>
上記の実験によって合成した試料を用いて、分子間の磁気的相互作用のみを変化させた試料の動的磁性を比較検討することで、分子間相互作用の磁気緩和挙動への影響を明らかにする。そして、磁化の量子トンネリングの効果的な抑制方法の開発を目指す。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度は研究代表者が所属機関の異動に伴い、実験スペースの確保に時間を要したため、当初購入予定であった備品や低温実験のための液体ヘリウムなどの消耗品が購入できなかった。
令和2年度は、分子科学研究所の施設を利用して実験を行うための旅費と所属機関での共同利用機器の利用料に充てる予定である。また、研究成果発表のための旅費論文投稿料・英文校閲費用の計上を計画している。
|
