希土類フタロシアニンを介した金ナノ粒子間の量子伝導制御

2012 年度 実績報告書

• 研究領域: 融合マテリアル：分子制御による材料創成と機能開拓
• 研究課題/領域番号: 23107502
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 中村 貴義 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (60270790)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 希土類フタロシアニン / 単分子磁石 / 量子伝導 / 金ナノ粒子 / 無機－有機複合構造

研究実績の概要

本研究は金ナノ粒子－有機分子複合構造の電気－磁気物性評価を通じて、デバイス応用へ向けた基礎的なデータを得、その基盤を形成することを目的とした。具体的には、希土類イオンの種類により、強磁性、単分子磁性など様々な磁性を発現する希土類フタロシアニン錯体と金ナノ粒子をファンデルワールス相互作用を介して集積化した集積構造において、金ナノ粒子の帯電効果に伴うトンネル電子の生成と、有機分子の電気－磁気構造との相関に基づく多様な物性発現を目指した。電子－磁気構造と強く相関したトンネル伝導電子が示す量子物性を探究し、その機序を解明するとともに、強磁場下での輸送特性評価等を通じて、磁気構造と強く相関したトンネル伝導電子に基づく機能を開拓することを目指し、研究を進めた。その結果、
１．Lu, Tbなどを中心金属とする平均粒径約4 nm の単分散ナノ粒子で形成された集積体をファンデルワールス相互作用によって安定化することに成功した。
２．いずれの集積体においても、フタロシアニンは単分子吸着をしており、特にTbの場合は単分子磁石が分散した構造を持つことを明らかにした。
３．Lu錯体において低温でのCollective Tunnelingを実現することができ、またTB錯体の場合には、トンネル電子とf電子スピンとの相関を伺わせる結果が得られた。
以上の様に、希土類フタロシアニン錯体－金ナノ粒子集積体は興味深い量子伝導性を示しており、今後、電子デバイス等への応用に向けた基盤として重要な知見が得られた。

現在までの達成度 (段落)

24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

24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] Molecular Motion in Pyridazinium/Crown Ether Supramolecular Cation Salts of a Nickel Dithiolene Complex (2013)
  • 著者名/発表者名: Z. Liu, K. Kubo, L. Lin, N. Hoshino, S. Noro, T. Akutagawa and T. Nakamura
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 42 ページ: 2930-2939
  • DOI: 10.1039/c2dt32542j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly Selective CO2 Adsorption Accompanied with Low-Energy Regeneration in a Two-Dimensional Cu(II) Porous Coordination Polymer with Inorganic Fluorinated PF6- Anions (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Noro, Y. Hijikata, M. Inukai, T. Fukushima, S. Horike, M. Higuchi, S. Kitagawa, T. Akutagawa and T. Nakamura
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 52 ページ: 280-285
  • DOI: 10.1021/ic301823j
  • 査読あり
• [雑誌論文] (3-Fluoro-4-methoxyanilinium)+([18]Crown-6) Supramolecular Cation Salt of Ferromagnetic [MnCrIIICrII(oxalate)3]- (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Endo, K. Kubo, M. Yoshitake, S. Noro, T. Akutagawa and T. Nakamura
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 42 ページ: 137-139
  • DOI: 10.1246/cl.2013.137
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Structures and Magnetic Properties of (4,4’-phenylazophenyl)-diammonium(crown ethers)[Ni(dmit)2]2 Crystals (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Hoshino, K. Kubo, T. Nakamura and T. Akutagawa
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 41 ページ: 9297-9303
  • DOI: 10.1039/c2dt30807j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cation-Anion Packing and Molecular Motion in (m-fluoroanilinium)(dibenzo[18]crown-6)[Ni(mnt)2]-(CH3CN)0.25 Crystals (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, N. Hoshino, K. Kubo, T. Nakamura and T. Akutagawa
  • 雑誌名: CrystEngComm 巻: 14 ページ: 5235-5241
  • DOI: 10.1039/c2ce25493j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Incorporation of Cationic Electron Donor of Ni-pyridyltetrathiafulvalene with Anionic Electron Acceptor of Polyoxometalate (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Tsunashima, T. Matsumoto, N. Hoshino, W. Niiho, M. Kimura, K. Kondo, Y. Suyama, Y. Nishioka, J. Kawamata, S. Noro, T. Nakamura, T. Akutagawa and K. Ishiguro
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 41 ページ: 10060-10064
  • DOI: 10.1039/c2dt30398a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Crystal Structure of a One-dimensional Cu(II) Coordination Polymer Bridged by Inorganic CH3SO3- Anions Using Werner-type Cu(II) Complexes as Building Blocks (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Noro, K. Kubo and T. Nakamura
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 41 ページ: 772-773
  • DOI: 10.1246/cl.2012.772
  • 査読あり
• [雑誌論文] Flexible cis-Cyclohexane-1,4-diammonium Ion in Magnetic [Ni(dmit)2] Crystals (2012)
  • 著者名/発表者名: Q. Ye, P. Shi, Z. Chen, T. Akutagawa, S. Noro and T. Nakamura
  • 雑誌名: Euro. J. Inorg. Chem 巻: 23 ページ: 3732-3739
  • DOI: 10.1002/ejic.201200099
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis, Crystal Structure, and Adsorption Properties of Werner-type Cu(II) Complex [Cu(CF3SO3)2(4-methylpyridine)4 (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Noro, K. Fukuhara, K. Kubo and T. Nakamura
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 41 ページ: 1314-1316
  • DOI: 10.1246/cl.2012.1314
  • 査読あり
• [雑誌論文] Supramolecular Rotators of (Aniliniums)([18]crown-6) in Electrically Conducting [Ni(dmit)2] Crystals] (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Hoshino, Y. Yoshii, M. Aonuma, K. Kubo, T. Nakamura and T. Akutagawa
  • 雑誌名: Inorg. Chem. 巻: 51 ページ: 12968-12975
  • DOI: 10.1021/ic302093b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Phase Transitions Induced by Molecular Motions within an (anilinium)(L-tartrate) Ionic Molecular Crystal (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Yoshii, N. Hoshino, T. Nakamura and T. Akutagawa
  • 雑誌名: Crystal Eng. Commun. 巻: 14 ページ: 7458-7495
  • DOI: 10.1039/c2ce25945a
  • 査読あり
• [学会発表] Molecular Multiferroics Based on Supramolecular Rotators (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Nakamura, M. Yoshitake, K. Kubo and S. Noro
  • 学会等名: 8th IUPAC International Conference on Novel Materials and their Synthesis (NMS-VIII) 22nd International Symposium on Fine Chemistry and Functional Polymers (FCFP-XXII)
  • 発表場所: 西北大学・西安・中国
  • 年月日: 2012-10-14 – 2012-10-19
  • 招待講演