Innovative Functions Originating from Unexploited Electronic States in Nanowire Metal Complexes

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一次元臭素架橋錯体において、平均原子価Ni(III)状態のモットハバード (MH) 相をとるNi錯体と、混合原子価Pd(II)/(IV)状態の電荷密度波 (CDW) 相をとるPd錯体のヘテロ結晶を電気化学的エピタキシャル法により合成し、走査型トンネル顕微鏡で原子分解能の構造と状態観察を行った。ヘテロ接合領域では、両端はNi錯体とPd錯体のパターンがそれぞれ確認され、原子レベルの接合部ではどちらのパターンからも変調された相が金属5サイト (~2.5 nm) の長さに渡って現れた。これは紛れもなく二種類の一次元鎖が原子レベルで繋がっていることを示す直接的証拠である。2012年にイギリスのグループが二次元物質のヘテロ接合を初めて原子レベルで明らかにしたと報告しているが、このヘテロ結晶のSTM観察は一次元電子系のヘテロ接合を原子レベルで解明した世界で初めての成果となる。一方、多孔性を導入した一次元塩素架橋Pt錯体において、一次元チャンネルからの水分子吸脱着に伴う構造や物性変化の追跡を行った。脱水後の単結晶X線構造解析から、一次元チャンネルに電子密度が存在しない空の状態の構造を決定することに成功した。この脱水状態のフレームワーク構造は吸着状態の構造と全く同一であり、MX錯体のフレームワークは非常に強固で多孔性材料として優れていることが分かった。更に、磁性を持つ対アニオンのMnCl5錯体は水分子が吸着した状態では遅い磁化緩和を示すのに対し、脱水後では磁化緩和が著しく速くなることが明らかになった。これは、吸着状態では水分子によるフォノン散乱が支配的になることで磁化緩和のフォノンボトルネック効果が起きたためと考えられる。多孔性分子磁石はこれまで多数報告されているが、ほとんどの場合、磁性の変化は構造変化に起因する。フォノン散乱によるものは報告されておらず、極めて珍しい磁気緩和現象を発見した。