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外場応答性物質の開発は、新規物質科学を展開していくうえで極めて重要なテーマである。本申請課題では、多段階酸化還元特性を有するアニル酸誘導体を配位子として用いた単一分子磁性体の電気化学的操作による可逆的磁性変換を目的とした。アニル酸誘導体の一つであるクロラニル酸を脱プロトンしたクロラニレートは、二座キレート配位子として作用でき、また、多段階の酸化還元特性を有し、電子状態に応じた様々なスピン状態を取り得る。このクロラニレートを架橋あるいは補助配位子とした希土類及び第一遷移金属錯体の合成を行った。単結晶X線結晶構造解析の結果から、金属イオンとして希土類金属イオンを用いた場合は、反応条件の制御によりクロラニレートが架橋配位子として作用した二核錯体とクロラニレートが補助配位子として作用した単核錯体がそれぞれ選択的に得られることがわかった。一方、金属イオンとして第一遷移金属イオンを用いた場合は、クロラニレートが補助配位子として作用した単核錯体のみが得られることがわかった。希土類金属二核及び単核錯体の金属イオン周りの配位環境は、どちらも同構造であった。磁気測定の結果から、両希土類錯体ともに磁場誘起の単分子磁石として振舞うことを示した。一方、第一遷移金属単核錯体もまた、磁場誘起の単分子磁石として挙動することが磁気測定の結果から示された。また、電気化学測定の結果から、すべての錯体において、クロラニレート配位子中心の可逆的な1電子還波が観測された。本研究の結果は、これらの単分子磁石が電気信号 (酸化還元) を外場として、異なる基底スピン状態に可逆的変換可能であることを明らかにした。
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