炭化鉄クラスターの精密合成法開発と異常磁性の解明

碳化铁团簇精密合成方法的发展及反常磁性的阐明

基本信息

批准号：
21H01756
负责人：
脇坂聖憲
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Chitose Institute of Science and Technology (2023)Tohoku University (2021-2022)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ハードディスク等の磁気記録メモリの素子にはナノ磁石が用いられている。記録密度を向上するにはナノ磁石の更なる微細化が求められるが、磁石をサブナノサイズまで小さくすると、超常磁性と呼ばれる磁気現象により磁極の向きが不安定になり、磁石として働かなくなるというのが定説とされる。しかし本研究は、サブナノサイズまで小さくした炭化鉄微粒子が室温でも磁気ヒステリシスを示すことを見つけた。そのメカニズムは未だ不明であるが、炭化鉄クラスターと担体のグラファイトとの相互作用が重要と考えられる。一方で、これまでに炭化鉄クラスターの前駆体として用いたデンドリマー錯体はグラファイト担体への担持量を極めて疎にしなければならなず、磁気測定の精度に課題があった。また、原子レベルで平坦なグラファイト基盤への担持も困難であった。そこで本課題では、炭化鉄クラスターの新しい精密合成法の開発と磁気メカニズムの解明を目的とする。本年度は、炭化鉄クラスターの新しい精密合成法を開発すべく、溶媒に可能な多座配位子の合成と錯形成挙動の解明を行った。1,2,4,5-ベンゼンテトラミン八酢酸ターシャリーブチルエステルを合成し、極性溶媒中のUV-visタイトレーション実験により、Mn(II), Fe(III), Co(II), Ni(II), Zn(II)と錯形成することを確認した。特に、Fe(III)との錯形形成では等吸収点シフトが観測され、配位子の２つのサイトに段階的に錯形成することを明らかにした。

纳米磁体用于磁记录记忆（例如硬盘）中的元素。为了提高记录密度，需要对纳米磁体进行进一步的微型化，但是人们普遍认为，如果将磁体降低到亚纳米尺寸，则磁极的方向将变得不稳定，这是由于称为超级磁性的磁性现象而变得不稳定，并且它将无法用作磁体。然而，这项研究发现，将碳化铁颗粒还原为亚纳米尺寸，即使在室温下也会显示出磁性磁滞。尽管该机制仍然未知，但碳化铁簇与载体石墨之间的相互作用被认为很重要。另一方面，用作碳化铁簇的前体的树枝状聚合物复合物必须在石墨载体上的支撑量极为稀疏，这导致了磁性测量的准确性问题。此外，很难在原子水平的平坦石墨基板上携带它。因此，此问题旨在开发一种新方法来精确合成铁碳化物簇并阐明磁性机制。今年，为了为铁碳化物簇开发一种新的精确方法，我们研究了可用于溶剂和络合行为的多态配体的合成。合成了1,2,4,5-苯丙胺八乙酸第三酸酯酯酯，并且极性溶剂中的UV-VIS滴定实验证实，与Mn（II），Fe（iii），CO（iii），CO（ii），Ni（ii），Ni（ii），II）和Zn（ii）形成了复合物。特别是，揭示了当与Fe（III）的复合形成时观察到等值点移位，并在配体的两个位点逐渐形成络合。

项目成果

期刊论文数量（13）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Ni(III) Mott-Hubbard-like State Containing High-Spin Ni(II) in a Semiconductive Bromide-Bridged Ni-Chain Compound

半导体溴化桥镍链化合物中含有高自旋 Ni(II) 的 Ni(III) 莫特哈伯德态

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
Inorganic Chemistry
影响因子：
4.6
作者：
M. Wakizaka;M. R. Mian;T. Yoshida;T. Sato;H. Tanaka;T. Miyamoto;H. Okamoto;S. Takaishi;H. Iguchi;and M. Yamashita
通讯作者：
and M. Yamashita

Trimetallic Mixture of Ni(III), Pd(III) and Au(III) Ions in a Molecule-Based Bromide-Bridged MX-Chain Compound

基于分子的溴化桥 MX 链化合物中 Ni(III)、Pd(III) 和 Au(III) 离子的三金属混合物

DOI：
10.1246/bcsj.20220137
发表时间：
2022
期刊：
Bulletin of the Chemical Society of Japan
影响因子：
4
作者：
Wakizaka Masanori;Wu Hashen;Li Zhao-Yang;Iguchi Hiroaki;Takaishi Shinya;Yamashita Masahiro
通讯作者：
Yamashita Masahiro

Macro- and atomic-scale observations for one-dimensional heterojunction in a nickel and palladium nanowire complex

镍和钯纳米线复合物中一维异质结的宏观和原子尺度观察

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Masanori Wakizaka;Hiroaki Iguchi;Shinya Takaishi;Masahiro Yamashita
通讯作者：
Masahiro Yamashita

Particle-size-dependent transformation between Mo carbide and oxycarbide at 1.3 nm

1.3 nm 处碳化钼和碳氧化物之间的粒径依赖性转变

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tanabe Yoichi;Ito Yoshikazu;Sugawara Katsuaki;Jeong Samuel;Ohto Tatsuhiko;Nishiuchi Tomohiko;Kawada Naoaki;Kimura Shojiro;Aleman Christopher Florencio;Takahashi Takashi;Kotani Motoko;Chen Mingwei;Masanori Wakizaka
通讯作者：
Masanori Wakizaka

Low-spin Ni(III) and high-spin Ni(II) mixed-valency in the bromide-bridged Ni-chain complex

溴桥镍链配合物中的低自旋 Ni(III) 和高自旋 Ni(II) 混合价