外場制御可能な電荷移動型スピン集積システムの開発

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本研究では、電子スピンを有する金属錯体を用い、次元性を制御した電荷移動型スピン集積システムの合理的設計および電子-スピン相互作用を指向した分子レベルからの物性設計を提案している。構成素子としては、大きな異方性スピンを有する金属錯体およびpπ電子系を有する有機分子に注目し、前者には大きな磁気異方性を有するRu(II,II)二核錯体(ドナー)を、後者にはTCNQ(=tetracyanoquinodimethane)誘導体(アクセプター)を用いて研究を行った。本年度は構成素子の選択による磁性-伝導性相関の合理的発現を目指した。まず本系において、ドナーとアクセプターの酸化還元電位差ΔE(1/2)の値により、電荷移動集積体における中性～イオン性相図を得ることに成功し、電荷移動状態を様々に制御するための指針を得ることが出来た。中でも、二つの電荷移動集積体において磁性-伝導性相関が観測された。一つは磁気相転移と電気伝導性に相関が見られる集積体であり、もう一つは温度に依存して段階的に中性-イオン性転移を示す集積体である。これらの挙動を基にすると、先程の相図中で同様の挙動を示すと考えられるΔE(1/2)の領域が得られ、今後その周辺を選択的に合成することで磁性-伝導性相関系を合理的に得られるという提案を行うことが出来た。集積型金属錯体において電荷移動相互作用を利用した磁性-伝導性相関系の構築や、集積体における挙動をドナー・アクセプターの挙動から設計する指針を得た研究はこれまでに報告されていない。本研究は孤立系電荷移動化合物に比べて結合の自由度を有するためにより多様な電子状態を示すことが期待されるが、今回得られた指針を基に類似の系を今後合成し、解釈していくことで、より詳細な電荷移動機構の解明がなされていくものと期待される。