かご型シラセスキオキサン骨格に捕捉された水素原子の磁気センシングへの応用

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12874089
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 岡上 吉広 九州大学, 大学院・理学研究院, 助手 (10194333)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 磯部 敏幸 九州大学, 大学院・比較社会文化研究院, 教授 (90037242)
• Keywords: 水素原子 / シラセスキオキサン / ESR / かご型骨格 / 希土類イオン / 常磁性酸素分子 / 磁気的相互作用 / 緩和時間

Research Abstract

オクタシラセスキオキサンQ_8M_8に捕捉された水素原子が、かご型のシラセスキオキサン骨格の外部に存在する常磁性酸素分子と反応することなく磁気的相互作用を示すことが確認されている。この酸素分子の代わりに大きな磁気モーメントを有する希土類イオン(錯体)を用いて、捕捉された水素原子の磁気センサーとしての応用の可能性について検討を行なっている。
これまでに希土類(III)アセチルアセトナト錯体を用いて実験を行なったが、酸素分子の影響が非常に大きく、希土類(III)錯体による磁気的影響を見積もるためには酸素分子の存在しない系で測定を行う必要があった。
最も多くの不対電子を有するガドリニウム(III)アセチルアセトナト錯体では水素原子のESRシグナルの線幅が広くなると共に飽和挙動にも変化が見られたが、それ以外の希土類(III)アセチルアセトナト錯体の場合には磁気的相互作用は観測されていない。
その一方でガドリニウム(III)錯体を含めたすべての希土類(III)アセチルアセトナト錯体について、シラセスキオキサンのかご型骨格に安定に捕捉されているはずの水素原子の脱離が見られた。このような水素原子の脱離は酸素分子の場合でももちろん、銅(II)、マンガン(II)、亜鉛(II)などのd遷移金属のアセチルアセトナト錯体では観測されておらず、希土類(III)錯体に特有の現象である。
この水素原子の脱離の原因を解明するために、水素原子を捕捉しているオクタシラセスキオキサンの構成原子であるC及びH原子の緩和時間を、希土類(III)錯体や酸素分子の存在する場合と存在しない場合についてNMRにより測定し、希土類(III)錯体の及ぼす影響について調べている。またSi原子の緩和時間については現在測定できる装置を探しているところである。測定可能になり次第、検討を行なうつもりである。