π共役安定ラジカルの光励起高スピン状態を介した光誘起スピン整列

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13440211
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 手木 芳男 大阪市立大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (00180068)
• Keywords: 分子磁性 / 光誘起スピン整列 / π共役スピン系 / 励起高スピン状態 / 安定ラジカル / 動的スピン分極 / πトポロジー / 電荷移動相互作用

Research Abstract

(1)前年度に引き続き、時間分解ESRと過渡吸収による時間領域測定をπ共役純有機スピン系の光励起高スピン状態に対して行い、電子状態と光物性、光励起高スピン状態の基底状態への失活等の緩和過程、光励起高スピン状態からのエネルギー移動等の光物理過程を解明した。(2)LIESSTを有機磁性系で実現するための基礎的知見として電荷移動相互作用系の研究を試みた。このための系として、光励起高スピン状態が形成される縮合多環安定ラジカル系の電子供与性を高める目的で、ジメチルアミノ基を導入した系を合成し、電気化学測定、光学測定、磁化率測定、及び時間分解ESR測定を行った。予測どおり励起高スピン状態をとる系の電子供与性を高めることに成功した。現在この系を用いた電荷移動錯体の育成を試みている。この研究により、電荷移動光励起高スピン系を実現する上での問題点の1つを解決する事ができた。
(3)4つの不対電子スピンからなる、特異な最低光励起三重項状態の検出が、πトポロジーを利用した光励起状態でのスピン整列における重要な課題として残されていた。この目的のためアントラセンを挟んでπトポロジーの異なる位置(メタ位とパラ位)に安定ラジカルをそれぞれ付加した系を合成し、時間分解ESRにより励起状態のスピン整列を解明した。その結果、πトポロジーに基づく予測どおり4つの不対電子スピンからなる特異な最低光励起三重項状態の特徴である異常に小さな微細構造パラメータを持つ最低励起三重項状態を検出する事に成功した。また、その特異な電子状態を全スピンハミルトニアンを用いた理論的取り扱いにより解明した。

Research Products

• [Publications] Y.Teki, M.Kimiura, S.Narimatsu, K.Ohara, K.Mukai: "Excited High-Spin Quartet (S=3/2) State of a Novel π-Conjugated Organic Spin System, Pyrene-Verdazyl Radical"Bull.Chem.Soc.Jpn.(Selected Paper). 77. 95-99 (2004)
• [Publications] N.Roques, P.Gerbier, S.Nakajima, Y.Teki, C.Guerin: "The Exploration of Magnetic Photo-Excited States Using Organometallic Spin Couplers Based on the Silore Ring"J.Phys.Chem.Solid. 65. 759-762 (2004)