ヘテロスピン系の特異な結合を利用した材料群の創出と構造相転移物質への展開

2012 年度 実績報告書

• 研究領域: 分子自由度が拓く新物質科学
• 研究課題/領域番号: 23110711
• 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): 2011-04-01 – 2013-03-31
• 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

研究実績の概要

本研究課題はスピン自由度に関連する新規材料の開発研究を主眼とする。我々は有機材料/無機材料の区別なく広範な元素、分子群を取り扱ってきた。電導性、磁性、誘電性、光物性を目指した材料の設計は、「フロンティア軌道設計」と言い換えることができる。本課題で「分子自由度」の意味するものは、スピンの持つ自由度の他に、様々なフロンティア軌道を組み合せられるという設計性自由度である。本課題では、有機結晶の柔軟さと相転移挙動、つまり構造相転移の自由度も取り入れた。これにより比較的高温で挙動するスイッチ物質の開発に近づくことができた。
1.反磁性-常磁性転移を示すビラジカル系：基底三重項ビラジカル (bpbn) 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。この誘導体の中からS = 1/2常磁性のさらに半分のスピン量を示す新しい相を見いだした。
2.スピンクロスオーバー物質の探索：鉄(II)イオンにトリピリジルメタノールが配位した物質群が高い頻度で高スピン／低スピンスイッチを見せること明らかにした。光誘起スピン励起状態捕捉という現象を示すことも明らかにした。
3. 3d-2p 系のスピンクロスオーバー：有機ラジカルが２分子キレートしたニッケル錯体において、エントロピー駆動型の三中心スピン状態転移とも言うべき現象が見られた。
4. 4f-2p 交換相互作用：有機ラジカル配位の希土類錯体において、4f-2p 交換相互作用にも原子番号依存性が示された。さらに、構造パラメーターと磁気カップリング定数との間に良好な相関を描くことができた。これらは希土類元素の周期律の理解を前進させるものである。また、幾つかの4f-2p錯体から単分子磁石を開発することができた。

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] 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: CrystEngCom 巻: 15 ページ: 400-410
  • DOI: 10.1039/C2CE26258D
  • 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: Chemistry - A European Journal 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 Letters 巻: 54 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2013.04.008
  • 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 = ZnII, CuII, NiII, CoII; Ln = LaIII, GdIII, TbIII, DyIII; 3-MeOsaltn = N,N’-Bis(3-methoxy-2-oxybenzylidene)-1,3-propanediaminato; ac =Acetato; hfac- = Hexafluoroacetylacetonato; x = 0 or 1) (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, J. Mrozinski
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 52 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1021/ic300594u
  • 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: 2013 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1039/C2CC90275C
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Study on Radical-Gadolinium(III) Complexes. Relationship between the Exchange Coupling and Coordination Structure (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Ishida, R. Murakami, T. Kanetomo, and H. Nojiri
  • 雑誌名: Polyhedron 巻: 57 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.poly.2013.04.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Structures and Magnetic Properties of Two-Dimensional Copper(II) Complexes Bridged with Pyrazine-2-carboxamide (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshida, T. Shimada, T. Ishida, and T. Kogane
  • 雑誌名: Polyhedron 巻: 57 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.poly.2013.02.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polyether-Bridged Bis(tert-Butyl Nitroxide) Paramagnetic Hosts Showing Receptor Ability to Calcium(II) and Barium(II) Ions (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Osada, N. Hirosawa, and T. Ishida
  • 雑誌名: Tetrahedron 巻: 68 ページ: 6193-6197
  • DOI: 10.1016/j.tet.2012.05.065
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-Crossover and Light-Induced Excited Spin-State Trapping Observed for an Iron(II) Complex Chelated with Tripodal Tetrakis(2-pyridyl)methane (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Hirosawa, Y. Oso, and T. Ishida
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 41 ページ: 716-718
  • DOI: 10.1246/cl.2012.716
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exchange Coupling in TbCu and DyCu Single-molecule Magnets and Related Lanthanide and Vanadium Analogs (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Ishida, R. Watanabe, K. Fujiwara, A. Okazawa, N. Kojima, G. Tanaka, S. Yoshii, and H. Nojiri
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 41 ページ: 13609-13619
  • DOI: 10.1039/c2dt31169k
  • 査読あり
• [学会発表] 3d-2p and 4f-2p Heterospin Molecules (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Ishida
  • 学会等名: Workshop on Molecular Magnets 2013
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2013-02-19 – 2013-02-21
  • 招待講演
• [学会発表] 希土類イオンを含むヘテロスピン分子における磁気的相互作用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石田尚行
  • 学会等名: 東北大学卓越大学院研究会「金属錯体の固体物性最前線―金属錯体と固体物性物理と生物物性の連携新領域を目指して―」
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2013-02-04 – 2013-02-06
  • 招待講演
• [学会発表] Spin-Transition-Like Behavior in a Novel Heterospin Triad: Bis(nitroxide)-Chelated Nickel(II) Chloride (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Homma and T. Ishida
  • 学会等名: International Symposium on Materials Science Opened by Molecular Degrees of Freedom (MDF2012)
  • 発表場所: Miyazaki
  • 年月日: 2012-12-02 – 2012-12-04
• [学会発表] Magnetic and EPR Studies of S = 3 Nickel(II) Triangular Complexes Having μ3-Hydroxo- and μ3-Halogeno-Bridges (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Ida, K. Miyamoto, E. Horn, M. L. Baker, H. Nojiri, and T. Ishida
  • 学会等名: The 13th International Conference on Molecule-Based Magnets (ICMM2012)
  • 発表場所: Orlando
  • 年月日: 2012-10-07 – 2012-10-10
• [学会発表] Magnetic and EPR Studies on Radical-Lanthanide-Based Single-Molecule Magnets (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Ishida, R. Murakami, T. Kanetomo, M. L. Baker, S. Yoshii, and H. Nojiri
  • 学会等名: The 13th International Conference on Molecule-Based Magnets (ICMM2012)
  • 発表場所: Orlando
  • 年月日: 2012-10-07 – 2012-10-10
• [学会発表] Crystal Structures and Magnetic Properties of Two-dimensional Copper(II) Complexes Bridged with Pyrazine-2-carboxamide (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshida, T. Shimada, T. Ishida, T. Kogane
  • 学会等名: The 13th International Conference on Molecule-Based Magnets (ICMM2012)
  • 発表場所: Orlando
  • 年月日: 2012-10-07 – 2012-10-10
• [学会発表] Chemical Modification of 4f-3d Heterometallic [Ln2Ni]-type Single-Molecule Magnets (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Okazawa, T. Ishida, H. Nojiri, S. Yoshii, and N. Kojima
  • 学会等名: The 13th International Conference on Molecule-Based Magnets (ICMM2012)
  • 発表場所: Orlando
  • 年月日: 2012-10-07 – 2012-10-10
• [学会発表] 4f-3dヘテロ金属錯体の磁気的相互作用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石田尚行
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-09-18 – 2012-09-21
  • 招待講演
• [学会発表] A Novel Fluoride-bridged Ni(II) Trimeric Complex Having N-Alkylethylenediamine (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, Y. Ishikawa, E. Horn, Y. Ida, and T. Ishida
  • 学会等名: The 40th International Conference on Coordination Chemistry (ICCC40)
  • 発表場所: Valencia
  • 年月日: 2012-09-09 – 2012-09-13
• [学会発表] Synthesis, Properties and Structure of Nickel(II) Tri-mer and Nickel(II) Mono-mer Complexes (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishikawa, K. Miyamoto, E. Horn, Y. Ida, and T. Ishida
  • 学会等名: The 40th International Conference on Coordination Chemistry (ICCC40)
  • 発表場所: Valencia
  • 年月日: 2012-09-09 – 2012-09-13
• [学会発表] Heterospin 4f-3d and 4f-2p Magnets (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Ishida, R. Murakami, T. Kanetomo, T. Shimada
  • 学会等名: The Fujihara Seminar - Frontier and Perspectives in Molecule-Based Quantum Magnets
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 2012-05-08 – 2012-05-10
  • 招待講演
• [備考] Ishida, Takayuki
  • URL: http://ttf.pc.uec.ac.jp/www.page/Ishida.html