3d遷移金属と機能性配位子を利用した表面錯体形成メカニズムの解明

点击翻译按钮获取中文摘要

固体表面で合成される金属-有機錯体は、様々な化学的・物理的性質を示すことから、分子デバイス、ナノ構造体、超薄膜触媒、薄膜磁気デバイス、二次元超伝導体など多様な分野へ応用可能な基本材料として、多くの研究が行われている。ところが、配位子場理論を用いてよく制御される溶液系の錯体合成と比べて、表面で金属と配位子間の配位結合を制御するための理論は確立されていない。本研究では、固体表面を利用した錯体形成の機構を明らかにし、その制御を目指すことを目的として、我々が独自に合成したシアノ配位子分子と複数の3d遷移金属との表面錯体を作製し、走査型トンネル顕微鏡および密度汎関数法(DFT)計算を通してそれらの電子状態の調査を行う。2022年度は、Ag(111)上でシアノ配位子分子とコバルトまたは鉄の錯体を合成し、走査型トンネル顕微鏡で構造と電子状態計測を行った。まず、シアノ配位子分子はAg(111)表面では銀アダトムと配位しないことを確認した。そのため、シアノ配位子分子は、蒸着法で吸着させた金属原子のみと配位する。コバルト原子には5個または6個のシアノ配位子分子が配位することがわかった。配位した分子間の距離から、コバルトは3量体を形成していると考えられる。また、配位子のHOMO-LUMOギャップ間にコバルト原子に起因する電子状態も観測された。これらの結果を確認するためにDFT計算による電子状態計算を進めている。一方、鉄原子とシアノ配位子分子の配位数も6個であった。さらに、鉄原子と配位子したシアノ配位子分子錯体は、単独で存在するより、集合体になりやすいこともわかった。