第一原理計算とモデル計算を併用した高効率光誘起相転移物質の理論的探索

结合第一性原理计算和模型计算对高效光致相变材料进行理论探索

• 批准号: 16740181
• 负责人: 川本 徹
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16740181/
• 关键词: 光誘起相転移; ルシアンブルー型錯体; ナノ粒子; 配位子; 第一原理計算; シミュレーション; 半経験的分子軌道法; イジング模型; モンテカルロシミュレーション; スピン転移; モンテカルロ; スピンクロスオーバー; シアノ架橋錯体; プルシアンブルー; ナノ微粒子; 動的相転移

北陸先端大山田助教(現東京農工大特任助教授)と共同で、シアノ架橋金属錯体ナノ粒子の磁性等の、表面配位子効果について研究を行った。これらの材料は光誘起磁性を示す物であるが、表面を修飾する長鎖アルキル鎖を持つ配位子の種類によって、磁化の大きさが異なることを山田助教が発見した。我々は、この理由が、配位子が結合する遷移金属が6配位高スピン構造から4配位低スピン構造に変化することを密度汎関数法の計算により明らかにした。具体的には、ニッケルにピリジン、エチルアミン、水が配位した場合の安定構造及びスピン状態をそれぞれ計算し、エネルギー比較から構造の安定性を議論した。磁化の変化は、配位子が結合する金属原子の比率が配位子の種類によって変化し、その結果、低スピンになる金属原子の比率が配位子に依存するためであると考えられる。この結果は、現在論文を執筆中である。また、錯体ナノ粒子を合成する際には、前述の通り、長鎖アルキル鎖を持つ配位子を使用するが、表面に長鎖アルキル鎖を持つ配位子が多数配位した場合に、その構造は明らかではない。我々は特に、金表面中にテルル末端配位子が吸着した際の構造について、半経験的分子軌道法により計算した。結果として、テルル末端配位子を利用した場合、配位子が高分子化し、硫黄末端配位子の場合と構造が大きく異なることを示した。この結果は、産総研中村徹主任研究員が実施した実験結果と一致する。

我们与Yamada助理教授Hokuriku大学（现为东京农业技术大学特别助理教授）合作，我们就表面配体效应进行了研究，例如Cyano链接金属复杂纳米粒子的磁性。尽管这些材料表现出光引起的磁性，但Yamada助理教授发现，磁化强度的幅度取决于带有长链烷基链的配体的类型来改变表面。我们通过密度功能计算揭示了这一原因，即配体与从六协调的高旋转结构变为四协调的低自旋结构的过渡金属。具体而言，计算了与吡啶，乙胺和水的镍坐标时的稳定结构和自旋状态，并通过能量比较讨论了结构的稳定性。据信，磁化的变化是由于配体与配体的类型不同的金属原子的比例而变化，并且配体变为低自旋的金属原子的比例取决于配体。此结果目前正在纸质写作中。此外，如上所述，使用具有长链烷基链的配体合成复合纳米颗粒时，但是当许多带有长链烷基链链的配体在表面协调时，结构尚不清楚。我们通过半经验分子轨道方法在金表面上吸附在金表面上时特异性计算了结构。结果，当使用牙学末端配体时，配体成为聚合物，表明该结构与硫末端配体的结构显着不同。这些结果与AIST高级研究员Nakamura Toru进行的实验结果一致。

项目成果

Monte Carlo simulations of an Ising-like model for photoinduced spin-state switching in nanoparticles of transition metal complexes

过渡金属配合物纳米粒子光致自旋态转换类伊辛模型的蒙特卡罗模拟

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Physics : conference series 21
• 作者: K.Shudo;T.Kirimura;N.Kaneko;M.Takahashi;T.Ishikawa;M.Tanaka;Kenji Ohwada et al.;Kenji Ohwada et al.;M.Ohno et al.;H.Kondo 他;磯部 卓志 他;Tohru Kawamoto
• 通讯作者: Tohru Kawamoto

Dynamical Phase Transition under photo-excitation in a Spin-Crossover Complex

自旋交叉复合物中光激发下的动态相变

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of Luminescence 108
• 作者: K.Shudo;T.Kirimura;N.Kaneko;M.Takahashi;T.Ishikawa;M.Tanaka;Kenji Ohwada et al.;Kenji Ohwada et al.;M.Ohno et al.;H.Kondo 他;磯部 卓志 他;Tohru Kawamoto;Y.Moritomo et al.
• 通讯作者: Y.Moritomo et al.