炭化鉄クラスターの精密合成法開発と異常磁性の解明

碳化铁团簇精密合成方法的发展及反常磁性的阐明

基本信息

批准号：
21H01756
负责人：
脇坂聖憲
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Chitose Institute of Science and Technology (2023)Tohoku University (2021-2022)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ハードディスク等の磁気記録メモリの素子にはナノ磁石が用いられている。記録密度を向上するにはナノ磁石の更なる微細化が求められるが、磁石をサブナノサイズまで小さくすると、超常磁性と呼ばれる磁気現象により磁極の向きが不安定になり、磁石として働かなくなるというのが定説とされる。しかし本研究は、サブナノサイズまで小さくした炭化鉄微粒子が室温でも磁気ヒステリシスを示すことを見つけた。そのメカニズムは未だ不明であるが、炭化鉄クラスターと担体のグラファイトとの相互作用が重要と考えられる。一方で、これまでに炭化鉄クラスターの前駆体として用いたデンドリマー錯体はグラファイト担体への担持量を極めて疎にしなければならなず、磁気測定の精度に課題があった。また、原子レベルで平坦なグラファイト基盤への担持も困難であった。そこで本課題では、炭化鉄クラスターの新しい精密合成法の開発と磁気メカニズムの解明を目的とする。本年度は、炭化鉄クラスターの新しい精密合成法を開発すべく、溶媒に可能な多座配位子の合成と錯形成挙動の解明を行った。1,2,4,5-ベンゼンテトラミン八酢酸ターシャリーブチルエステルを合成し、極性溶媒中のUV-visタイトレーション実験により、Mn(II), Fe(III), Co(II), Ni(II), Zn(II)と錯形成することを確認した。特に、Fe(III)との錯形形成では等吸収点シフトが観測され、配位子の２つのサイトに段階的に錯形成することを明らかにした。

纳米磁体用于磁记录存储元件，例如硬盘。为了提高记录密度，需要纳米磁体的进一步小型化，但是当磁体减小到亚纳米尺寸时，一种称为超顺磁性的磁现象会导致磁极的方向变得不稳定，并且它们不再作为磁体发挥作用。理论。然而，这项研究发现，即使在室温下，小至亚纳米尺寸的碳化铁颗粒也表现出磁滞现象。尽管其机制尚不清楚，但碳化铁簇和石墨载体之间的相互作用被认为很重要。另一方面，迄今为止用作碳化铁簇前体的树枝状聚合物复合物必须极其稀疏地负载在石墨载体上，这给磁性测量的准确性带来了问题。此外，很难将其支撑在原子水平上平坦的石墨基板上。因此，该项目的目的是开发一种新的碳化铁团簇的精密合成方法并阐明磁性机制。今年，为了开发一种新的碳化铁簇的精密合成方法，我们合成了可用于溶剂的多齿配体，并阐明了它们复杂的形成行为。我们合成了1,2,4,5-苯四胺八乙酸叔丁酯，并在极性溶剂中进行了紫外可见滴定实验，检测了Mn(II)、Fe(III)、Co(II)、Ni(II)。，证实它与Zn(II)形成络合物。特别是，当与Fe(III)络合时观察到等吸光点移动，并且表明络合在配体的两个位点逐步发生。