異方性超分子格子の開発と機能性分子の導入による物性制御

ボトムアップ手法を利用した分子磁性体の構築及びその物性制御に主眼を置き、本研究では二次元磁気層の層間に機能性分子を導入した異方性超分子格子の合成、特異的物性の発現、及び制御を目指している。本年度では、二次元磁気層の層間に対して異なる常磁性種を導入した際にもたらされる効果についての結論を導く事ができた。Paddlewheel型のRu二核錯体とTCNQラジカルアニオンが成す二次元層は、[Ru2]-TCNQ間に働く強い磁気交換相互作用により低温で二次元磁気層として働く。その層間に対して常磁性種[MCp*2] (M = Co, Fe, Cr)を導入することで、メタロセンの中心金属種の違いを利用した異なるスピン状態を誘発できる。得られた擬三次元構造は全て同構造体であり、また溶媒分子の脱離によって脱溶媒体を形成することが確かめられた。これらの化合物について磁気挙動を測定すると、合成直後の化合物ではフェリ磁性由来の強磁性転移が発現した。一方、脱溶媒体においては層間常磁性種の違いによって反強磁性相からフェリ磁性由来の強磁性相へと変化することが明らかとなった。これは、二次元層間の磁気相互作用と二次元層―メタロセン間の磁気相互作用がある種のフラストレートな状態を取ることで、層間常磁性種の違いによるバルク挙動の変化が誘発されたものと考えられる。このような相互作用が競合する系では僅かな結晶構造の歪みや相互作用の違いがバルク挙動に対して影響を及ぼすが、その全てについて一定の解釈を与えることができた。

ボトムアップ手法を利用した分子磁性体の構築及びその物性制御に主眼を置き、本研究では二次元磁気層の層間に機能性分子を導入した異方性超分子格子の合成、特異的物性の発現、及び制御を目指している。本年度では、二次元磁気層の層間に対して異なる常磁性種を導入した際にもたらされる効果についての結論を導く事ができた。Paddlewheel型のRu二核錯体とTCNQラジカルアニオンが成す二次元層は、[Ru2]-TCNQ間に働く強い磁気交換相互作用により低温で二次元磁気層として働く。その層間に対して常磁性種[MCp*2] (M = Co, Fe, Cr)を導入することで、メタロセンの中心金属種の違いを利用した異なるスピン状態を誘発できる。得られた擬三次元構造は全て同構造体であり、また溶媒分子の脱離によって脱溶媒体を形成することが確かめられた。これらの化合物について磁気挙動を測定すると、合成直後の化合物ではフェリ磁性由来の強磁性転移が発現した。一方、脱溶媒体においては層間常磁性種の違いによって反強磁性相からフェリ磁性由来の強磁性相へと変化することが明らかとなった。これは、二次元層間の磁気相互作用と二次元層―メタロセン間の磁気相互作用がある種のフラストレートな状態を取ることで、層間常磁性種の違いによるバルク挙動の変化が誘発されたものと考えられる。このような相互作用が競合する系では僅かな結晶構造の歪みや相互作用の違いがバルク挙動に対して影響を及ぼすが、その全てについて一定の解釈を与えることができた。