対称ビスカルベンを用いた規則正しく配列するランタノイド単分子磁石の表面上での合成

使用对称双卡宾表面合成规则排列的镧系元素单分子磁体

• 批准号: 22KJ3238
• 负责人: 田中 慶大
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ3238/
• 关键词: 単分子磁石; カルベン

単分子磁石は超高密度記録媒体の開発につながるため魅力的な分子材料であるが、表面上での単分子磁石の研究はあまり進んでいない。主な理由として、バルクで合成した単分子磁石を基板上に蒸着させることが難しいこと、単分子磁石の磁性が基板表面との相互作用によって変化してしまうことがあげられる。そこで、これらの問題を回避するためにあらかじめ単分子磁石を表面上で合成するというアプローチをとる。具体的には、両端にN-ヘテロ環状カルベンという配位サイトを持つ分子（以下ビスカルベン）を用いて、一方を基板に配位させ、もう一方を単一金属原子の蒸着サイトとし、金属錯体を組み上げていく。本年度は、目標とする金属錯体の土台となるビスカルベンの合成と金属基板表面への蒸着に着手した。合成に関して、我々はビスカルベンを安価な市販の原料から6段階で十分供給できる新しい合成法を開発した。蒸着に関しては、窒素で充填されたグローブボックス中で化合物をクヌーセンセルに導入し、短管、真空ゲートバルブで封じ込めることで、空気中では不安定なビスカルベンをSTMのプレパラティブチャンバに導入することができ、金属基板表面にビスカルベンを蒸着させることに成功した。従来、カルベンの蒸着では二酸化炭素によってマスクされたもの、もしくはイミダゾリウム炭酸水素塩を加熱することで系内でカルベンを発生させるという方法がとられるが、副生成物となる二酸化炭素や水も基板表面に蒸着する可能性は否定できず、これらは単一原子、特に酸素原子に好んで配位するランタノイド分子にとっては致命的である。我々の手法では副生成物が出ないため、ビスカルベン上での反応をより正確に制御できるという点で意義がある。

单分子磁铁是有吸引力的分子材料，因为它们导致了超高密度记录培养基的发展，但是对表面上的单分子磁体的研究并没有太大进展。主要原因是很难将散装合成的单分子磁体沉积到基板上，并且由于与底物表面的相互作用而导致的单分子磁铁的磁化变化。因此，为了避免这些问题，我们采用了一种方法，其中单分子磁体预先在表面上合成。具体而言，使用了一个称为N型型碳纤维的协调位点的分子（以下称为Biscarbene）在两端使用，一个分子与底物进行了协调，另一个是单个金属原子的蒸气沉积位点，并组装了金属络合物。今年，我们开始合成Biscarbene，它是目标金属络合物的基础，并在金属底物表面沉积。关于综合，我们开发了一种新的合成方法，该方法允许在六个阶段廉价的市售原材料中充分供应Biscarbene。关于蒸发，通过将化合物引入装有氮的杂物盒中的knudsen细胞中，并用短管和真空门阀将其密封，可以将biscarbene（在空气中不稳定）引入STM的制剂室，并成功地沉积在金属底层表面上的Biscarbene。通常，碳烯沉积是一种用二氧化碳掩盖的方法，或通过加热碳酸氢氢氢来在系统内部产生碳纤维，但不能否认副产物二氧化碳和水也将在sistrate和sistrate intertrate和fatel for fatal for Lanthys for Lanthys for Lanthys conyy for Lanyys conyy for Lanyys conyy for Lanyys conyy for Lanyys conyy for Lanyys co中均沉积在系统中。由于我们的方法不会产生副产品，因此可以更准确地控制比斯卡宾的反应是有意义的。