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

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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。