Development of Novel Phase Transition Mechanisms for Molecular Conductors by Applying Multiplicity of Electronic State Determinant Factors

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26288035
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 矢持 秀起 京都大学, 理学研究科, 教授 (20182660)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 分子性固体 / 有機導体 / 強相関電子系 / 結晶工学 / 磁性

Outline of Annual Research Achievements

低温相で電荷秩序が形成される多重不安定性物質(EDO-TTF)2PF6[以降、母物質と呼ぶ]の光誘起相転移挙動の詳細を検討するため、ドナー分子のメチル置換誘導体MeEDO-TTFを含む混晶について検討した。母物質中のEDO-TTFの内、11%をMeEDO-TTFに置換した場合、母物質と同形構造を持つランダム置換型混晶が得られた。この混晶の低温相では電荷秩序が形成されずPeierls転移による絶縁体化が見られる。この低温相にパルス光を照射すると、1 ps桁の寿命を持つ非平衡・短寿命の金属状態を経て、比較的寿命の長い高温相に類似した金属状態に移行する事が判った。この光誘起過程は、母物質で見られた揺らいだ電荷秩序状態(光誘起相)を経由する逐次的な応答とは異なり、僅かな結晶構造の違いが光誘起過程を大きく変えることを示している。また、EDO-TTF誘導体の検討を行う中で、ヨウ素置換EDO-TTFの塩においてヨウ素結合による結晶構造の安定化が見られた。別研究グループによる研究例とも照らし合わせ、この弱い分子間相互作用の結晶構造制御に対する有用性を再確認できた。
昨年度に続き、陰イオン部位を持つTTF誘導体を成分とする電荷秩序物質の開拓を行った。昨年度まではカルボキシ基4個を持つ誘導体を扱っていたが、本年度はTTF核のドナー性を向上させるため、カルボキシ基を2個持ち、内ひとつがイオン化し、分子全体としては-1価となるTTF誘導体を用いた塩の開拓を行った。本報告段階でアルキル置換TTF誘導体と2種の錯体を得ている。
EDO-TTF誘導体を主とする物質開拓と並行し、強力な還元剤を用いてフラーレンやフタロシアニン誘導体の陰イオンを発生させ、それらの結晶性の塩について電子状態を検討した。それらの中で、C60陰イオンラジカルが正三角形の格子を組み、スピンフラストレーションの見られる塩が得られた。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Institute of Problems of Chem. Phys./Russian Academy of Sciences/Chernogolovka(ロシア連邦)
  • Country Name: RUSSIA FEDERATION
  • Counterpart Institution: Institute of Problems of Chem. Phys./Russian Academy of Sciences/Chernogolovka
• [Int'l Joint Research] Institute of Solid State Physics/Russian Academy of Sciences/Chernogolovka(ロシア連邦)
  • Country Name: RUSSIA FEDERATION
  • Counterpart Institution: Institute of Solid State Physics/Russian Academy of Sciences/Chernogolovka
• [Journal Article] Effect of One- and Two-Electron Reduction of Terbium(III) Double-Decker Phthalocyanine on Single-Ion Magnet Behavior and NIR Absorption (2019)
  • Author(s): Konarev, Dmitri V.; Khasanov, Salavat S.; Batov, Mikhail S.; Martynov, Alexander G.; Nefedova, Irina V.; Gorbunova, Yulia G.; Otsuka, Akihiro; Yamochi, Hideki; Kitagawa, Hiroshi; Lyubovskaya, Rimma N.
  • Journal Title: Inorganic Chemistry Volume: 58 Pages: 5058～5068
  • DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b00131
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Optical Study of Electronic Structure and Photoinduced Dynamics in the Organic Alloy System [(EDO-TTF)0.89(MeEDO-TTF)0.11]2PF6 (2019)
  • Author(s): Ishikawa, Tadahiko; Urasawa, Yohei; Shindo, Taiki; Okimoto, Yoichi; Koshihara, Shin-ya; Tanaka, Seiichi; Onda, Ken; Hiramatsu, Takaaki; Nakano, Yoshiaki; Tanaka, Koichiro; Yamochi, Hideki
  • Journal Title: Applied Sciences Volume: 9 Pages: 1174/1-12
  • DOI: 10.3390/app9061174
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Salts of Anionic Metal Carbonyl Clusters with Cryptand[2.2.2](Na+), DB-18-crown-6(Na+), and Paramagnetic Cp*2Cr+ Cations Obtained by Reduction (2019)
  • Author(s): Konarev, Dmitri V.; Kuzmin, Alexey V.; Galkin, Roman S.; Khasanov, Salavat S.; Kurbanov, Rinat F.; Otsuka, Akihiro; Yamochi, Hideki; Kitagawa, Hiroshi; Lyubovskaya, Rimma N.
  • Journal Title: Zeitschrift fur anorganische und allgemeine Chemie Volume: 645 Pages: 472～483
  • DOI: 10.1002/zaac.201800463
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Fullerene and endometallofullerene Kagome lattices with symmetry-forced spin frustration (2019)
  • Author(s): Konarev, Dmitri V.; Khasanov, Salavat S.; Shimizu, Yasuhiro; Kuzmin, Alexey V.; Otsuka, Akihiro; Yamochi, Hideki; Saito, Gunzi; Lyubovskaya, Rimma N.
  • Journal Title: Physical Chemistry Chemical Physics Volume: 21 Pages: 1645～1649
  • DOI: 10.1039/c8cp07017b
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] {CpFeII(CO)2SnII(Macrocycle・3-)} Radicals with Intrinsic Charge Transfer from CpFe(CO)2 to Macrocycles (Cp: Cp or Cp*); Effective Magnetic Coupling between Radical Trianionic Macrocycles・3- (2018)
  • Author(s): Konarev, Dmitri V.; Kuzmin, Alexey V.; Batov, Mikhail S.; Khasanov, Salavat S.; Otsuka, Akihiro; Yamochi, Hideki; Kitagawa, Hiroshi; Lyubovskaya, Rimma N.
  • Journal Title: ACS Omega Volume: 3 Pages: 14875～14888
  • DOI: 10.1021/acsomega.8b02221
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Distortion and electronic structure of ordered C60?? radical anions in the salt with {CoI(dppe)2CO}+ cations (dppe: 1,2-bis(diphenylphosphino)ethane) (2018)
  • Author(s): Konarev, Dmitri V.; Kuzmin, Alexey V.; Andronov, Mikhail G.; Khasanov, Salavat S.; Batov, Mikhail S.; Otsuka, Akihiro; Yamochi, Hideki; Kitagawa, Hiroshi; Lyubovskaya, Rimma N.
  • Journal Title: Inorganica Chimica Acta Volume: 483 Pages: 504～509
  • DOI: 10.1016/j.ica.2018.08.046
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Molecular Structure, Optical, and Magnetic Properties of Free-Base Naphthalocyanine Dianions (2018)
  • Author(s): Konarev, Dmitri V.; Khasanov, Salavat S.; Nakano, Yoshiaki; Shestakov, Alexander F.; Ishikawa, Manabu; Otsuka, Akihiro; Yamochi, Hideki; Kitagawa, Hiroshi; Lyubovskaya, Rimma N.
  • Journal Title: European Journal of Organic Chemistry Volume: 2018 Pages: 3410～3415
  • DOI: 10.1002/ejoc.201800364
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Dianionic Titanyl and Vanadyl (Cation+)2[MIVO(Pc4-)]2- Phthalocyanine Salts Containing Pc4- Macrocycles (2018)
  • Author(s): Konarev, Dmitri V.; Kuzmin, Alexey V.; Khasanov, Salavat S.; Litvinov, Alexey L.; Otsuka, Akihiro; Yamochi, Hideki; Kitagawa, Hiroshi; Lyubovskaya, Rimma N.
  • Journal Title: Chemistry - An Asian Journal Volume: 13 Pages: 1552～1560
  • DOI: 10.1002/asia.201701754
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Charge-transfer complexes based on C2v-symmetric benzo[ghi]perylene: comparison of their dynamic and electronic properties with those of D6h-symmetric coronene (2018)
  • Author(s): Yoshida, Yukihiro; Tango, Shunsuke; Isomura, Kazuhide; Nakamura, Yuto; Kishida, Hideo; Koretsune, Takashi; Sakata, Masafumi; Nakano, Yoshiaki; Yamochi, Hideki; Saito, Gunzi
  • Journal Title: Materials Chemistry Frontiers Volume: 2 Pages: 1165～1174
  • DOI: 10.1039/c8qm00112j
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Crystal structure and physical properties of radical cation salt based on 4,5-ethylenedioxy-4′-iodotetrathiafulvalene (EDO-TTF-I) with iodine bonding ability (2018)
  • Author(s): Nakano, Yoshiaki; Takahashi, Yusuke; Ishida, Kohdai; Ishikawa, Manabu; Yamochi, Hideki; Uruichi, Mikio
  • Journal Title: Materials Chemistry Frontiers Volume: 2 Pages: 752～759
  • DOI: 10.1039/c7qm00575j
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] (EDO-TTF-I)2ClO4におけるヨウ素を媒介とする相互作用と相転移挙動 (2018)
  • Author(s): 石田 耕大, 髙橋 佑輔, 中野 義明, 石川 学, 大塚 晃弘, 矢持 秀起, 賣市 幹大, 春木 理恵, 熊井 玲児, 足立 伸一
  • Organizer: 第12回 分子科学討論会
• [Presentation] 電荷秩序物質(TMTTF)3[TTF(CO2)4H2]の相転移挙動 (2018)
  • Author(s): 平原 誉士, 村上 賢太朗, 上中 敬太, 石川 学, 大塚 晃弘, 中野 義明, 矢持 秀起, 春木 理恵, 熊井 玲児, 足立 伸一, 賣市 幹大
  • Organizer: 第12回 分子科学討論会
• [Presentation] (TMTTF)3[TTF(CO2)4H2]の硫酸中における電気抵抗変化，および結晶成長条件の検討 (2018)
  • Author(s): 石川 学, 上中 敬太, 村上 賢太朗, 中野 義明, 賣市 幹大, 大塚 晃弘, 矢持 秀起
  • Organizer: 第12回 分子科学討論会