両親媒性配位子を用いた裏表を有する薄膜状配位高分子の運動機能性と磁気特性

使用两亲配体的具有正面和背面的薄膜状配位聚合物的动力学功能和磁性

基本信息

批准号：
21K14645
负责人：
堀井洋司
金额：
$ 3万
依托单位：
Nara Women's University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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

本研究では、親水-疎水性部位を有する両親媒性の機能性配位子を用い、気液あるいは液液界面における金属イオンとの反応を利用することで、機能性ナノ薄膜の構築を行った。本配位子は、分子内に回転部位を有する分子ローターとしてふるまうばかりでなく、優れた性能を有する単分子磁石としても動作する。本研究の結果、当初の目的の１つである単分子磁石からなるナノ薄膜の構築に成功した。この薄膜は、磁気記録媒体に有利な垂直磁気異方性を有しており、単分子磁石を情報記録デバイスへ応用するための足掛かりとなる成果である。また、機能性配位子へのかさ高い置換基の導入によって、分子配列様式が密な構造から疎な構造へと変化することを明らかにした。粉末X線回折および表面圧測定から予想される構造では、いずれの構造においても分子同士が薄膜内で近接しており、分子ローター部位が歯車のように噛み合っていることが示唆された。また、垂直磁気異方性の度合い、および単分子磁石の性能は、置換基のかさ高さの増大に伴い向上する傾向があることを軟X線磁気円二色性および磁化率測定により見出し、分子修飾に伴う磁気特性の変調が可能であることを明らかにした。本研究のような、分子ローターが高密度に集積した特異な構造、および単分子磁石特性を有する２次元配位高分子は前例がない。また、超分子化学を利用した分子ローターおよび分子磁性体の集積手法として本研究が有用であることを示した。

在这项研究中，我们通过使用具有亲水性和疏水性部分的两亲性功能配体并利用与金属离子在气-液或液-液界面上的反应来构建功能性纳米薄膜。该配体不仅充当分子内具有旋转位点的分子转子，而且充当具有优异性能的单分子磁体。这项研究的结果是，我们成功构建了由单分子磁体组成的纳米薄膜，这是我们最初的目标之一。该薄膜具有垂直磁各向异性，这对磁记录介质是有利的，并且是将单分子磁体应用于信息记录设备的垫脚石。我们还揭示了通过将大体积取代基引入功能配体中，分子排列从致密结构变为稀疏结构。在通过粉末 X 射线衍射和表面压力测量预测的结构中，每个结构中的分子在薄膜内彼此靠近，这表明分子转子位置像齿轮一样啮合。此外，我们通过软X射线磁圆二色性和磁化率测量发现，随着取代基体积的增加，垂直磁各向异性的程度和单分子磁体的性能往往会提高，我们已经证明这是可能的。通过分子修饰来调节磁性能。像本研究这样具有分子转子密集组装的独特结构和单分子磁性的二维配位聚合物尚无先例。我们还证明，这项研究可作为利用超分子化学集成分子转子和分子磁性材料的方法。

项目成果

期刊论文数量（15）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Construction of a two-dimensional metal-organic framework with perpendicular magnetic anisotropy composed of single-molecule magnets

由单分子磁体组成的具有垂直磁各向异性的二维金属有机骨架的构建

DOI：
10.1039/d2tc04963e
发表时间：
2023
期刊：
Journal of Materials Chemistry C
影响因子：
6.4
作者：
Aratani Ikumi;Horii Yoji;Takajo Daisuke;Kotani Yoshinori;Osawa Hitoshi;Kajiwara Takashi
通讯作者：
Kajiwara Takashi

Tow-dimensional MOFs Composed of Single-Molecule Magnets

由单分子磁体组成的二维MOF

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yoji Horii;Ikumi Aratani;Daisuke Takajo;Takashi Kajiwara
通讯作者：
Takashi Kajiwara

Insight into the Gd-Pt Bond: Slow Magnetic Relaxation of a Heterometallic Gd-Pt Complex

深入了解 Gd-Pt 键：异金属 Gd-Pt 络合物的慢磁弛豫

DOI：
10.1246/bcsj.20210429
发表时间：
2022
期刊：
Bulletin of the Chemical Society of Japan
影响因子：
4
作者：
Yoshida Takefumi;Shabana Ahmed;Zhang Haitao;Izuogu David Chukwuma;Sato Tetsu;Fuku Kentaro;Abe Hitoshi;Horii Yoji;Cosquer Goulven;Hoshino Norihisa;Akutagawa Tomoyuki;Thom Alex J. W.;Takaishi Shinya;Yamashita Masahiro
通讯作者：
Yamashita Masahiro

Rare-earth based tetrapyrrolic sandwiches: chemistry, materials and applications