分子性フェリ磁性体の構築と磁性発現機構の解明

分子亚铁磁性材料的构建及磁性表达机制的阐明

基本信息

批准号：
12740389
负责人：
細越裕子
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Okazaki National Research Institutes
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度合成に成功した、最初の有機フェリ磁性体PNNBNO[=2-{3,5-bis(N-tert-butylaminoxyl)phenyl}4,4,5,5-tetramethy1-4,5-dihydro-1H-imidazol-l-oxyl 3-oxide]について、今年度は基底状態およびその性質を詳しく調べた。昨年度、ゼロ磁場中での比熱測定により三次元的磁気秩序を同定したが、今年度は磁場中の比熱測定を行った。ピークの低温シフトおよび、高温域への強磁性的なブロードピークの出現といった、フェリ磁性に対応付けられる挙動を観測した。2K以下の交流磁化率測定を行い、低温での磁化の増大と、比熱のピークに対応する温度で磁化率のピークを観測した。単結晶を用いた異方性磁化過程の測定を検討中である。また単結晶ESRの測定を行い、室温から100K程度までのg-因子および線幅の角度依存性が、分子内でS=1種が形成される過程に対応することを明らかにした。さらに20K以下での短距離秩序に対応する線幅の増大を観測した。こうした詳細な物性測定の一方で、類似の骨格を持つ新規トリラジカルの合成を行った。対称性を落としたPIMBNOにおいては三次元的ネットワーク形成が見られたものの、分子の対称性を崩したことで分子積層様式にずれが生じ、S=1種同士の接近などが生じ、基底状態は非磁性と予想される。ベンゼン環をビフェニル環に置き換えたBIPNNBNOにおいては、フェリ磁性鎖構造が見られたが、分子内自由度(二面角)が増えたことで、フラストレーションを生む、鎖間近接・次近接相互作用が生じた。今後、高温有機フェリ磁性体を実現するためには、対称性の良い、強固な分子骨格を持つ平面性分子が好ましいことが明らかになった。

第一有机亚铁磁材料PNNBNO[=2-{3,5-双(N-叔丁基氨基氧基)苯基}4,4,5,5-四甲基1-4,5-二氢-1H-咪唑-1-氧基3-氧化物]，我们今年详细研究了基态及其性质。去年，我们通过测量零磁场中的比热来识别三维磁序，但今年我们测量了磁场中的比热。我们观察到与亚铁磁性相关的行为，例如峰的低温偏移和高温区域铁磁宽峰的出现。交流磁化率测量在2K以下进行，观察到低温下磁化强度增加，并且在与比热峰值相对应的温度下磁化率出现峰值。我们目前正在研究使用单晶测量各向异性磁化过程。我们还进行了单晶 ESR 测量，发现从室温到约 100 K，g 因子和线宽的角度依赖性对应于分子内形成 S=1 物质的过程。此外，我们观察到与低于 20K 的短程有序相对应的线宽增加。在进行这些详细的物理性质测量的同时，我们还合成了具有类似骨架的新三自由基。虽然在对称性降低的 PIMBNO 中观察到三维网络形成，但分子对称性的打破导致分子堆积模式的转变，导致 S = 1 物种相互接近，并且基态预计是非磁性的。在苯环被联苯环取代的BIPNNBNO中，观察到亚铁磁链结构，但由于分子内自由度（二面角）增加，链间接近和邻接相互作用导致发生挫败。为了在未来实现高温有机亚铁磁材料，已经明确的是，具有良好对称性和强分子骨架的平面分子是优选的。