Atomically Precise Synthesis of Iron-Group Metal Nanoclusters to Probe the Origin of Superparamagnetism

本研究は鉄族金属クラスターの精密合成・構造決定・磁性の評価により、超常磁性状態発現のメカニズムについて深く理解することを目的としている。この目的を達成するため、初年度に当たる本年度は、クラスター合成の前駆体となるかさ高い配位子を有する低配位Fe(II)、Co(II)またはNi(II)錯体を合成した。それぞれの錯体は既報に従って合成し、昇華、蒸留、または溶液からの再結晶により精製した。得られた化合物はNMRなどの分光測定により同定を行った。これらの反応前駆体を、配位子の存在下でホウ素試薬であるピナコールボランと反応させることで、目的物である配位子保護クラスターの合成を試みた。前駆体と配位子の比や反応溶媒の種類、そして反応温度などの条件を最適化した結果、目的化合物であるクラスターが再現良く結晶として得られた。合成したクラスターについては、X線構造解析により幾何構造を決定し、質量分析法により化学組成を確認した。合成条件を検討する中で、鉄やコバルト錯体では気泡の発生と共に速やかに反応の進行が確認された一方で、ニッケル錯体については一部の前駆体が未反応のまま残ることが判明した。その結果、ニッケル錯体を用いた反応では収率が著しく低く、反応条件をさらに改良し収率を向上する必要がある。また、いくつかのクラスターについては、目的物のクラスターが単核錯体もしくは数個の金属原子からなる小さなクラスター錯体とのイオン対として得られた。

本研究は鉄族金属クラスターの精密合成・構造決定・磁性の評価により、超常磁性状態発現のメカニズムについて深く理解することを目的としている。この目的を達成するため、初年度に当たる本年度は、クラスター合成の前駆体となるかさ高い配位子を有する低配位Fe(II)、Co(II)またはNi(II)錯体を合成した。それぞれの錯体は既報に従って合成し、昇華、蒸留、または溶液からの再結晶により精製した。得られた化合物はNMRなどの分光測定により同定を行った。これらの反応前駆体を、配位子の存在下でホウ素試薬であるピナコールボランと反応させることで、目的物である配位子保護クラスターの合成を試みた。前駆体と配位子の比や反応溶媒の種類、そして反応温度などの条件を最適化した結果、目的化合物であるクラスターが再現良く結晶として得られた。合成したクラスターについては、X線構造解析により幾何構造を決定し、質量分析法により化学組成を確認した。合成条件を検討する中で、鉄やコバルト錯体では気泡の発生と共に速やかに反応の進行が確認された一方で、ニッケル錯体については一部の前駆体が未反応のまま残ることが判明した。その結果、ニッケル錯体を用いた反応では収率が著しく低く、反応条件をさらに改良し収率を向上する必要がある。また、いくつかのクラスターについては、目的物のクラスターが単核錯体もしくは数個の金属原子からなる小さなクラスター錯体とのイオン対として得られた。