有機ラジカル結晶を用いた二次元量子磁性体の構築とそのスピン状態の解明

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24540347
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 細越 裕子 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50290903)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 磁性 / 有機ラジカル / 量子スピン / 項相関電子系 / 低温物性 / 分子性固体 / 磁化率 / 比熱

研究実績の概要

多次元磁気相関の実現に向け、スピン密度の分布するπ共役系の拡張、およびπ共役平面の捻じれを利用した分子設計を行った。主な研究成果を以下に記す。
（１）ビフェニルの２位にニトロニルニトロキシドラジカルを置換することで、ニトロニルニトロキシドラジカル平面と２つのベンゼン環の大きな捻じれを実現し、二本足梯子鎖を選択的に合成することに成功した。4位にハロゲン原子を置換することで、分子積層様式をわずかに変化させることに成功し、磁気相互の制御を行った。
（２）フッ素置換基の導入によってπ共役平面のねじれを創出し、ビラジカル化することで、二次元蜂の巣格子を実現した。
（３）フェルダジルラジカルのスピン密度が分布するフェニル基へのハロゲン置換により、一次元蜂の巣格子鎖間の磁気相関を実現し、二層構造の二次元蜂の巣格子の合成に成功した。
これらの二次元磁気格子有機磁性体について、低温磁場中物性測定を行い、温度磁場相図を明らかにし、その磁気状態を考察した。

研究成果

• [雑誌論文] S = 1/2 ferromagnetic-antiferromagnetic alternating Heisenberg chain in a zinc-verdazyl complex (2015)
  • 著者名/発表者名: Hironori Yamaguchi, Yasuhiro Shinpuku, Tokuro Shimokawa, Kenji Iwase, Toshio Ono, Yohei Kono, Shunichiro Kittaka, Toshiro Sakakibara, and Yuko Hosokoshi
  • 雑誌名: Phys. Rev. B. 巻: 91 ページ: 085117/1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.91.085117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Field-induced incommensurate phase in the strong-rung spin ladder with ferromagnetic legs (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Yamaguchi, H. Miyagai, M. Yoshida, M. Takigawa, K. Iwase, T. Ono, N. Kase, K. Araki, S. Kittaka, T. Sakakibara, T. Shimokawa, T. Okubo, K. Okunishi, A. Matsuo, and Y. Hosokoshi
  • 雑誌名: Phys. Rev.B. 巻: 89 ページ: 220402(R)/1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.89.220402
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fine-Tuning of Magnetic Interactions in Organic Spin Ladders (2014)
  • 著者名/発表者名: Hironori Yamaguchi, Hirotsugu Miyagai, Tokuro Shimokawa, Kenji Iwase, Toshio Ono, Yohei Kono, Naoki Kase, Koji Araki, Shunichiro Kittaka, Toshiro Sakakibara, Takashi Kawakami, Kouichi Okunishi, and Yuko Hosokoshi
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 83 ページ: 033707/1-4
  • DOI: 10.7566/JPSJ.83.033707
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 反強磁性ボンド交替鎖F5PNNの臨界磁場近傍における磁気秩序の次元性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 堀伸嘉，西田竹潔，松下琢，和田信雄，天谷直樹，奥雄太，細越裕子
  • 学会等名: 日本物理学会春第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 早稲田キャンパス
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] 100Tを超える強磁場下でのS=1スピンラダー系物質BIP-TENOの磁化過程 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野村和哉，松田康弘，嶽山正二郎，天谷直樹，小野俊雄，細越裕子
  • 学会等名: 日本物理学会春第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 早稲田キャンパス
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] 歪んだ反強磁性ダイヤモンド格子を形成する新規ビラジカル化合物F4BIPBNNの構造と磁性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 天谷直樹，奥雄太，山口博則，小野俊雄，松尾晶，金道浩一，野尻浩之，細越裕子
  • 学会等名: 日本物理学会春第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 早稲田キャンパス
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] 強磁性及び反強磁性相互作用から成る二層ハニカム格子m-Ph-(VpCl)2の低温物性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬賢治，山口博則，小野俊雄，河野洋平，榊原俊郎，松尾晶，金道浩一，野口悟，飯田賢斗，石田武和，細越裕子
  • 学会等名: 日本物理学会春第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 早稲田キャンパス
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] 擬1次元S=1/2ボンド交替鎖Tl4CuTeO6の磁性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 遠藤耀司，小野俊雄，山口博則，細越裕子
  • 学会等名: 日本物理学会春第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 早稲田キャンパス
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] フェルタジルラジカルとTCNQから成る新規電荷移動錯体の低温物性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐々木裕太，山口博則，小野俊雄，細越裕子，河野洋平，橘高俊一郎，榊原俊郎
  • 学会等名: 日本物理学会春第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 早稲田キャンパス
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] 4本足梯子格子を形成する新規ニトロニルニトロキシド系有機磁性体o-BrBNNの磁気特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 地健太郎，山口博則，小野俊雄，細越裕子
  • 学会等名: 日本物理学会春第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 早稲田キャンパス
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] 1K以下、50テスラ級パルス強磁場磁化測定開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野口悟，飯田賢斗，石田武和，岩瀬賢治，菊地健太郎，細越裕子
  • 学会等名: 日本物理学会春第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 早稲田キャンパス
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] フラストレート磁性体Ba2NiTeO6の単結晶育成と磁性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 笠谷和宏，小野俊雄，浅井晋一郎，左右田稔，益田隆嗣，松尾晶，金道浩一，山口博則，細越裕子
  • 学会等名: 日本物理学会春第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 早稲田キャンパス
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-21
• [学会発表] S = 1/2 強磁性交替二重鎖を形成するm-Ph-V2の低温物性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬賢治，山口博則，小野俊雄，下川統久朗，松尾晶，金道浩一，野尻浩之，細越裕子
  • 学会等名: 強磁場フォーラム強磁場科学研究会「強磁場が切り拓く物質科学のフロンテイア」
  • 発表場所: 大阪学先端強磁場科研究センター
  • 年月日: 2014-12-04 – 2014-12-05
• [学会発表] Organic Radical Approach to Quantum Spin Systems (2014)
  • 著者名/発表者名: Yuko Hosokoshi, Hironori Yamaguchi, Kenji Iwase, Toshio Ono
  • 学会等名: アジア太平洋EPR/ESR学会－国際EPR(ESR)学会－第53回電子スピンサイエンス学会年会合同国際会議（APES-IES-SEST2014)
  • 発表場所: 東大寺総合文化センター
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-16
  • 招待講演
• [学会発表] The Effective Spin Model and ESR Measurements of an S = 1/2 Ferromagnetic Alternating Double Chain, m-Ph-V2 (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenj Iwase,Hironori Yamaguchi,Toshio Ono,Takanori Kidaida,Masayuki Hagiwara and Yuko Hosokoshi
  • 学会等名: アジア太平洋EPR/ESR学会－国際EPR(ESR)学会－第53回電子スピンサイエンス学会年会合同国際会議（APES-IES-SEST2014)
  • 発表場所: 東大寺総合文化センター
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-16
• [学会発表] S = 2 Mn錯体 o-Py-V・Mn(hfac)2の低温物性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 新福泰弘，山口博則，小野俊雄，細越裕子，河野洋平，橘高俊一郎，榊原俊郎，川上貴資
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学 春日井キャンパス
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] 強磁性及び反強磁性相互作用が共存した新規有機磁性体m-Ph-(VpCl)2の構造と磁気特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬賢治，山口博則，小野俊雄，河野洋平，榊原俊郎，細越裕子
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学 春日井キャンパス
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] 低次元フラストレート反強磁性体Ba2NiTeO6の磁性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 笠谷和宏，小野俊雄，山口博則，松尾晶，金道浩一，細越裕子
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学 春日井キャンパス
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] 新規スピンラダー有機磁性体α-2-Cl-4-F-Vの低温物性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 河野洋平，榊原俊郎，山口博則，濱田領平，細越裕子
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学 春日井キャンパス
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] 五角形から成るフラストレート系物質の低温物性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口博則，小野俊雄，細越裕子，大久保毅，橘高俊一郎，榊原敏郎，荒木幸治，川上貴資
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学 春日井キャンパス
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] 三角格子反強磁性体Cs2CuCl4-xBrxにおける基底状態と臨界挙動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野俊雄，遠藤耀司，富永紘基，岩瀬賢治，石橋広記，山口博則，細越裕子，中野博生，栗田伸之，田中秀数，野尻浩之
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学 春日井キャンパス
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] 有機磁性体による磁気格子設計と量子物性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 細越裕子
  • 学会等名: 東北大学金属材料研究所共同利用・共同研究ワークショップ「多自由度が協奏する分子システムの科学」
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所
  • 年月日: 2014-07-18 – 2014-07-20
  • 招待講演
• [図書] 有機磁性体の分子設計と磁気量子効果”、CSJカレントビュー16 スピン化学が拓く分子磁性の新展開：設計から機能化まで (2014)
  • 著者名/発表者名: 細越裕子
  • 総ページ数: 7(pp.48-54)
  • 出版者: 日本化学会編、化学同人
• [備考] ようこそ！細越研究室へ
  • URL: http://www.p.s.osakafu-u.ac.jp/~yhoso/
• [備考] 有機物の多様性とALPSの汎用性がもたらす革新的な量子スピン系研究
  • URL: http://ma.cms-initiative.jp/ja/listapps/alps/alps-example/alps-example1