両親媒性配位子を用いた裏表を有する薄膜状配位高分子の運動機能性と磁気特性

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本研究では、親水-疎水性部位を有する両親媒性の機能性配位子を用い、気液あるいは液液界面における金属イオンとの反応を利用することで、機能性ナノ薄膜の構築を行った。本配位子は、分子内に回転部位を有する分子ローターとしてふるまうばかりでなく、優れた性能を有する単分子磁石としても動作する。本研究の結果、当初の目的の１つである単分子磁石からなるナノ薄膜の構築に成功した。この薄膜は、磁気記録媒体に有利な垂直磁気異方性を有しており、単分子磁石を情報記録デバイスへ応用するための足掛かりとなる成果である。また、機能性配位子へのかさ高い置換基の導入によって、分子配列様式が密な構造から疎な構造へと変化することを明らかにした。粉末X線回折および表面圧測定から予想される構造では、いずれの構造においても分子同士が薄膜内で近接しており、分子ローター部位が歯車のように噛み合っていることが示唆された。また、垂直磁気異方性の度合い、および単分子磁石の性能は、置換基のかさ高さの増大に伴い向上する傾向があることを軟X線磁気円二色性および磁化率測定により見出し、分子修飾に伴う磁気特性の変調が可能であることを明らかにした。本研究のような、分子ローターが高密度に集積した特異な構造、および単分子磁石特性を有する２次元配位高分子は前例がない。また、超分子化学を利用した分子ローターおよび分子磁性体の集積手法として本研究が有用であることを示した。