電子状態決定因子の多重性を用いた分子性導体の新規相転移機構の開拓

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26288035
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 矢持 秀起 京都大学, 理学研究科, 教授 (20182660)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 分子性固体 / 有機導体 / 強相関電子系 / 結晶工学 / 磁性

研究実績の概要

低温相で電荷秩序が形成される多重不安定性物質(EDO-TTF)2PF6[以降、母物質と呼ぶ]の光誘起相転移挙動の詳細を検討するため、ドナー分子のメチル置換誘導体MeEDO-TTFを含む混晶について検討した。母物質中のEDO-TTFの内、11%をMeEDO-TTFに置換した場合、母物質と同形構造を持つランダム置換型混晶が得られた。この混晶の低温相では電荷秩序が形成されずPeierls転移による絶縁体化が見られる。この低温相にパルス光を照射すると、1 ps桁の寿命を持つ非平衡・短寿命の金属状態を経て、比較的寿命の長い高温相に類似した金属状態に移行する事が判った。この光誘起過程は、母物質で見られた揺らいだ電荷秩序状態(光誘起相)を経由する逐次的な応答とは異なり、僅かな結晶構造の違いが光誘起過程を大きく変えることを示している。また、EDO-TTF誘導体の検討を行う中で、ヨウ素置換EDO-TTFの塩においてヨウ素結合による結晶構造の安定化が見られた。別研究グループによる研究例とも照らし合わせ、この弱い分子間相互作用の結晶構造制御に対する有用性を再確認できた。
昨年度に続き、陰イオン部位を持つTTF誘導体を成分とする電荷秩序物質の開拓を行った。昨年度まではカルボキシ基4個を持つ誘導体を扱っていたが、本年度はTTF核のドナー性を向上させるため、カルボキシ基を2個持ち、内ひとつがイオン化し、分子全体としては-1価となるTTF誘導体を用いた塩の開拓を行った。本報告段階でアルキル置換TTF誘導体と2種の錯体を得ている。
EDO-TTF誘導体を主とする物質開拓と並行し、強力な還元剤を用いてフラーレンやフタロシアニン誘導体の陰イオンを発生させ、それらの結晶性の塩について電子状態を検討した。それらの中で、C60陰イオンラジカルが正三角形の格子を組み、スピンフラストレーションの見られる塩が得られた。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Institute of Problems of Chem. Phys./Russian Academy of Sciences/Chernogolovka(ロシア連邦)
  • 国名: ロシア連邦
  • 外国機関名: Institute of Problems of Chem. Phys./Russian Academy of Sciences/Chernogolovka
• [国際共同研究] Institute of Solid State Physics/Russian Academy of Sciences/Chernogolovka(ロシア連邦)
  • 国名: ロシア連邦
  • 外国機関名: Institute of Solid State Physics/Russian Academy of Sciences/Chernogolovka
• [雑誌論文] Effect of One- and Two-Electron Reduction of Terbium(III) Double-Decker Phthalocyanine on Single-Ion Magnet Behavior and NIR Absorption (2019)
  • 著者名/発表者名: Konarev, Dmitri V.; Khasanov, Salavat S.; Batov, Mikhail S.; Martynov, Alexander G.; Nefedova, Irina V.; Gorbunova, Yulia G.; Otsuka, Akihiro; Yamochi, Hideki; Kitagawa, Hiroshi; Lyubovskaya, Rimma N.
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 58 ページ: 5058～5068
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b00131
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Optical Study of Electronic Structure and Photoinduced Dynamics in the Organic Alloy System [(EDO-TTF)0.89(MeEDO-TTF)0.11]2PF6 (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, Tadahiko; Urasawa, Yohei; Shindo, Taiki; Okimoto, Yoichi; Koshihara, Shin-ya; Tanaka, Seiichi; Onda, Ken; Hiramatsu, Takaaki; Nakano, Yoshiaki; Tanaka, Koichiro; Yamochi, Hideki
  • 雑誌名: Applied Sciences 巻: 9 ページ: 1174/1-12
  • DOI: 10.3390/app9061174
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Salts of Anionic Metal Carbonyl Clusters with Cryptand[2.2.2](Na+), DB-18-crown-6(Na+), and Paramagnetic Cp*2Cr+ Cations Obtained by Reduction (2019)
  • 著者名/発表者名: Konarev, Dmitri V.; Kuzmin, Alexey V.; Galkin, Roman S.; Khasanov, Salavat S.; Kurbanov, Rinat F.; Otsuka, Akihiro; Yamochi, Hideki; Kitagawa, Hiroshi; Lyubovskaya, Rimma N.
  • 雑誌名: Zeitschrift fur anorganische und allgemeine Chemie 巻: 645 ページ: 472～483
  • DOI: 10.1002/zaac.201800463
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Fullerene and endometallofullerene Kagome lattices with symmetry-forced spin frustration (2019)
  • 著者名/発表者名: Konarev, Dmitri V.; Khasanov, Salavat S.; Shimizu, Yasuhiro; Kuzmin, Alexey V.; Otsuka, Akihiro; Yamochi, Hideki; Saito, Gunzi; Lyubovskaya, Rimma N.
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 21 ページ: 1645～1649
  • DOI: 10.1039/c8cp07017b
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] {CpFeII(CO)2SnII(Macrocycle・3-)} Radicals with Intrinsic Charge Transfer from CpFe(CO)2 to Macrocycles (Cp: Cp or Cp*); Effective Magnetic Coupling between Radical Trianionic Macrocycles・3- (2018)
  • 著者名/発表者名: Konarev, Dmitri V.; Kuzmin, Alexey V.; Batov, Mikhail S.; Khasanov, Salavat S.; Otsuka, Akihiro; Yamochi, Hideki; Kitagawa, Hiroshi; Lyubovskaya, Rimma N.
  • 雑誌名: ACS Omega 巻: 3 ページ: 14875～14888
  • DOI: 10.1021/acsomega.8b02221
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Distortion and electronic structure of ordered C60?? radical anions in the salt with {CoI(dppe)2CO}+ cations (dppe: 1,2-bis(diphenylphosphino)ethane) (2018)
  • 著者名/発表者名: Konarev, Dmitri V.; Kuzmin, Alexey V.; Andronov, Mikhail G.; Khasanov, Salavat S.; Batov, Mikhail S.; Otsuka, Akihiro; Yamochi, Hideki; Kitagawa, Hiroshi; Lyubovskaya, Rimma N.
  • 雑誌名: Inorganica Chimica Acta 巻: 483 ページ: 504～509
  • DOI: 10.1016/j.ica.2018.08.046
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular Structure, Optical, and Magnetic Properties of Free-Base Naphthalocyanine Dianions (2018)
  • 著者名/発表者名: Konarev, Dmitri V.; Khasanov, Salavat S.; Nakano, Yoshiaki; Shestakov, Alexander F.; Ishikawa, Manabu; Otsuka, Akihiro; Yamochi, Hideki; Kitagawa, Hiroshi; Lyubovskaya, Rimma N.
  • 雑誌名: European Journal of Organic Chemistry 巻: 2018 ページ: 3410～3415
  • DOI: 10.1002/ejoc.201800364
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dianionic Titanyl and Vanadyl (Cation+)2[MIVO(Pc4-)]2- Phthalocyanine Salts Containing Pc4- Macrocycles (2018)
  • 著者名/発表者名: Konarev, Dmitri V.; Kuzmin, Alexey V.; Khasanov, Salavat S.; Litvinov, Alexey L.; Otsuka, Akihiro; Yamochi, Hideki; Kitagawa, Hiroshi; Lyubovskaya, Rimma N.
  • 雑誌名: Chemistry - An Asian Journal 巻: 13 ページ: 1552～1560
  • DOI: 10.1002/asia.201701754
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Charge-transfer complexes based on C2v-symmetric benzo[ghi]perylene: comparison of their dynamic and electronic properties with those of D6h-symmetric coronene (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, Yukihiro; Tango, Shunsuke; Isomura, Kazuhide; Nakamura, Yuto; Kishida, Hideo; Koretsune, Takashi; Sakata, Masafumi; Nakano, Yoshiaki; Yamochi, Hideki; Saito, Gunzi
  • 雑誌名: Materials Chemistry Frontiers 巻: 2 ページ: 1165～1174
  • DOI: 10.1039/c8qm00112j
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Crystal structure and physical properties of radical cation salt based on 4,5-ethylenedioxy-4′-iodotetrathiafulvalene (EDO-TTF-I) with iodine bonding ability (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakano, Yoshiaki; Takahashi, Yusuke; Ishida, Kohdai; Ishikawa, Manabu; Yamochi, Hideki; Uruichi, Mikio
  • 雑誌名: Materials Chemistry Frontiers 巻: 2 ページ: 752～759
  • DOI: 10.1039/c7qm00575j
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] (EDO-TTF-I)2ClO4におけるヨウ素を媒介とする相互作用と相転移挙動 (2018)
  • 著者名/発表者名: 石田 耕大, 髙橋 佑輔, 中野 義明, 石川 学, 大塚 晃弘, 矢持 秀起, 賣市 幹大, 春木 理恵, 熊井 玲児, 足立 伸一
  • 学会等名: 第12回 分子科学討論会
• [学会発表] 電荷秩序物質(TMTTF)3[TTF(CO2)4H2]の相転移挙動 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平原 誉士, 村上 賢太朗, 上中 敬太, 石川 学, 大塚 晃弘, 中野 義明, 矢持 秀起, 春木 理恵, 熊井 玲児, 足立 伸一, 賣市 幹大
  • 学会等名: 第12回 分子科学討論会
• [学会発表] (TMTTF)3[TTF(CO2)4H2]の硫酸中における電気抵抗変化，および結晶成長条件の検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 石川 学, 上中 敬太, 村上 賢太朗, 中野 義明, 賣市 幹大, 大塚 晃弘, 矢持 秀起
  • 学会等名: 第12回 分子科学討論会