複合スピン機能と柔軟な有機機能を併せ持つ超分子的磁性体の合成開発とその評価

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22350059
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 石田 尚行 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (00232306)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 分子性磁性体 / 集積型金属錯体 / 超分子科学 / 単分子磁石 / 高スピン分子 / 相転移

研究概要

分子を基調とする新規磁性体の中から、メモリー、表示材料、磁気抵抗などの複合機能性材料への応用を示すことは今後のエレクトロニクスのために重要である。一方で分子性材料が無機物質では考えられなかったような特性も有することから、「分子性物質ならでは」という性質の導入も必要である。本課題ではこのような複合スピン系に、柔軟性、加工性、反応性、光吸収などの有機由来・分子由来の機能を導入し具体化しつつある。
1.サーモクロミック有機磁性体：基底三重項ビラジカルの一連化合物群が、逐次構造相転移を示し、反磁性からS = 1/2常磁性、続いてS = 1常磁性となることを明らかにしている。反磁性相は薄いオレンジ色、常磁性相は濃赤色である。この一つの誘導体で、ビラジカルであるにも関わらず幅広い温度領域でS = 1/2常磁性を示すものも見いだした。
2.有機ラジカルと希土類からなる磁性材料：4f-2p系のヘテロスピン間交換相互作用で、これまでの最大の大きさを有するものを開発した。いくつかの錯体分子は単分子磁石または単イオン磁石として振る舞った。また、2p-4f-2pのヘテロ３スピン系で、従来の予想を越える強い2p-2p超交換相互作用を見いだした。
3.有機ラジカルと遷移金属イオンからなる磁性材料：わずかな構造変化により、基底高スピン状態と基底低スピン状態をスイッチする物質群を見いだした。広義の３中心スピンクロスオーバー現象であると理解することができた。
4.分子包接誘起磁性体、磁気検出型イオンセンサー：ラジカル置換のホスト・配位子分子を合成開発した。金属イオンの有無に従って、開いた構造から閉じた構造に変化する。ポリエーテル鎖の長さに依存して、カルシウムイオンやバリウムイオンを選択的に取り込むことを電子スピン共鳴法から明らかにした。これは将来イオン検出試薬の開発に繋がる可能性がある。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Multifunctional π-Expanded Macrocyclic Oligothiophene 6-Mers and Related Macrocyclic Oligomers (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Iyoda, K. Tanaka, H. Shimizu, M. Hasegawa, T. Nishiuchi, S. Sugibayashi, T. Nishinaga, Y. Kunugi, T. Ishida, H. Otani, H. Sato, K. Inukai, K. Tahara, and Y. Tobe
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 ページ: 2389-2396
  • DOI: 10.1021/ja4101744
  • 査読あり
• [雑誌論文] Doubly TEMPO-Coordinated Gadolinium(III), Lanthanum(III), and Yttrium(III) Complexes. Strong Superexchange Coupling across Rare Earth Ions (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Murakami, T. Nakamura, and T. Ishida
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 43 ページ: 5893-5898
  • DOI: 10.1039/c3dt53586j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and Characterization of [Gd(hfac)3(DTBN)(H2O)] (DTBN = Di-t-butyl Nitroxide). Ferromagnetic Gd3+-Gd3+ Super-superexchange (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kanetomo and T. Ishida
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 50 ページ: 2529-2531
  • DOI: 10.1039/c3cc48326f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linker Stoichiometry Controlled Stepwise Supramolecular Growth of a Flexible Cu2Tb Single Molecule Magnet from Monomer to Dimer to 1D Chain (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Ghosh, Y. Ida, T. Ishida, and A. Ghosh
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 14 ページ: 2588-2598
  • DOI: 10.1021/cg500290m
  • 査読あり
• [雑誌論文] A New Family of Trinuclear Nickel(II) Complexes as Single-Molecule Magnets (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Biswas, Y. Ida, M. L. Baker, S. Biswas, P. Kar, H. Nojiri, T. Ishida, and A. Ghosh
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 19 ページ: 3943-3953
  • DOI: 10.1002/chem.201202795
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ground Triplet Pyrimidine-4,6-diyl Bis(tert-butyl Nitroxide) as a Paramagnetic Building Block for Metal-Organic Frameworks (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Homma, A. Okazawa, and T. Ishida
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 巻: 54 ページ: 3120-3123
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2013.04.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of Two Drastically Different MOFs Based on Mn(II)-Benzoate and Pyrazine with a Change in Seasonal Temperature: Structural Analysis and Magnetic Study (2013)
  • 著者名/発表者名: P. Kar, Y. Ida, T. Ishida, and A. Ghosh
  • 雑誌名: CrystEngComm 巻: 15 ページ: 400-410
  • DOI: 10.1039/c2ce26258d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Syntheses, Structures, and Magnetic Properties of Acetato- and Diphenolato-Bridged 3d-4f Binuclear Complexes [M(3-MeOsaltn)(MOH)x(ac)Ln(hfac)2] (M = Zn,Cu,Ni,Co; Ln = La,Gd,Tb,Dy; 3-MeOsaltn = N,N′-Bis(3-methoxy-2-oxybenzylidene)-1,3-propanediaminato; ... (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Towatari, K. Nishi, T. Fujinami, N. Matsumoto, Y. Sunatsuki, M. Kojima, N. Mochida, T. Ishida, N. Re, and J. Mrozinski
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 52 ページ: 6160-6178
  • DOI: 10.1021/ic400594u
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Supramolecular Switch between Ground High- and Low-Spin States Using 2,2’:6’,2”-Terpyridine-6,6”-diyl Bis(tert-butyl Nitroxide) (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Konno, K. Koide, and T. Ishida
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 49 ページ: 5156-5158
  • DOI: 10.1039/c3cc41894d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carbonate-Bridged NiII2LnIII2 (LnIII = GdIII, TbIII, DyIII) Complexes Generated by Atmospheric CO2 Fixation and Their Single-Molecule-Magnet Behavior: [(μ-CO3)2{NiII(3-MeOsaltn)(MeOH or H2O)LnIII(NO3)}2].solvent... (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Sakamoto, T. Fujinami, K. Nishi, N. Matsumoto, N. Mochida, T. Ishida, Y. Sunatsuki, and N. Re
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 52 ページ: 7218-7229
  • DOI: 10.1021/ic4008312
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-Molecule Magnet [Tb(hfac)3(2pyNO)] (2pyNO = t-Butyl 2-Pyridyl Nitroxide) with a Relatively High Barrier of Magnetization Reversal (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Murakami, T. Ishida, S. Yoshii, and H. Nojiri
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 42 ページ: 13968-13973
  • DOI: 10.1039/c3dt51784e
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exchange Couplings and Its Chemical Trend Studied by High-Frequency EPR on Heterometallic [Ln2Ni] Complexes (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Okazawa, T. Shimada, N. Kojima, S. Yoshii, H. Nojiri, and T. Ishida
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 52 ページ: 13351-13355
  • DOI: 10.1021/ic402417h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of Crystal-Field Energy Levels and Temperature Dependence of Magnetic Susceptibility for Dy3+ in [Dy2Pd] Heterometallic Complex (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Karbowiak, C. Rudowicz, and T. Ishida
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 52 ページ: 13199-13206
  • DOI: 10.1021/ic4021542
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis, Structure, Luminescent and Magnetic Properties of Carbonato-Bridged ZnII2LnIII2 Complexes [(μ4-CO3)2{ZnIILnLnIII(NO3)}2] (LnIII = GdIII, TbIII, DyIII; ... (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Ehama, Y. Ohmichi, S. Sakamoto, T. Fujinami, N. Matsumoto, N. Mochida, T. Ishida, Y. Sunatsuki, M. Tsuchimoto, and N. Re
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 52 ページ: 12828-12841
  • DOI: 10.1021/ic4022273
  • 査読あり
• [学会発表] Preparation and characterization of [Gd(hfac)3(DTBN)(H2O)] (DTBN = di-t-butyl nitroxide). Ferromagnetic Gd3+-Gd3+ super-superexchange (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kanetomo and T. Ishida
  • 学会等名: The 7th Japanese-Russian Workshop on Open Shell Compounds and Molecular Spin Devices
  • 発表場所: Awaji, Hyogo
  • 年月日: 20131117-20131120
  • 招待講演
• [学会発表] Exchange Coupling of Rare-earth-Radical Hetero-Spin Magnetic Clusters-ESR and Neutron Scattering Study (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Tanaka, M. Baker, H. Nojiri and T. Ishida
  • 学会等名: The 12th Asia Pacific Physics Conference, APPC12
  • 発表場所: Makuhari, Chiba
  • 年月日: 20130714-20130719
• [学会発表] Relatively Strong Exchange Coupling in Lanthanoid-Nitroxide Heterospin Compounds (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kanetomo, R. Murakami, and T. Ishida
  • 学会等名: The 1st Awaji International Workshop on Electron Spin Science & Technology: Biological and Materials Science Oriented Applications, 1st AWEST
  • 発表場所: Awaji, Hyogo
  • 年月日: 20130616-20130618
• [学会発表] Entropy-Driven Three-Centered Spin-Crossover-Like Behavior in a Nickel(II) Bis(nitroxide) Complex (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Homma and T. Ishida
  • 学会等名: The 1st Awaji International Workshop on Electron Spin Science & Technology: Biological and Materials Science Oriented Applications, 1st AWEST
  • 発表場所: Awaji, Hyogo
  • 年月日: 20130616-20130618
  • 招待講演
• [学会発表] Determination of Crystal-Field Energy Levels and Temperature Dependence of Magnetic Susceptibility for Dy3+ in [Dy2Pd] Heterometallic Complex (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Karbowiak, C. Rudowicz, and T. Ishida
  • 学会等名: International Conference on Rare Earth Materials, REMAT2013
  • 発表場所: Wroclaw, Poland
  • 年月日: 20130426-20130428
• [図書] 分子磁性の最前線－第１９章 f-d系およびf-p系単分子磁石 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石田尚行
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 化学同人
• [備考] 論文リスト
  • URL: http://kjk.office.uec.ac.jp/Profiles/4/0000392/theses1.html
• [備考] Ishida, Takayuki のホームページ
  • URL: http://ttf.pc.uec.ac.jp/www.page/Ishida.html