磁気異方性軸の制御を目指した新規ヘテロスピン系ナノ磁性体の構築研究

以控制磁各向异性轴为目标的新型异自旋纳米磁性材料的构建研究

基本信息

批准号：
13J00247
负责人：
村島健介
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

我々は、有機スピンと3d遷移金属から構成されるヘテロスピン分子磁性体に関する構造と磁気的性質を研究してきた。ヘテロスピン三重項カルベン-コバルト錯体において、多核3d金属錯体を上回る磁気的性質を有する単分子磁石を構築してきた。このことは、有機のスピンが効果的に単分子磁石の量子トンネル効果を抑制するためであると考えている。今まで、単分子磁石構築の分子設計として重要視されたのは、1）磁気異方性の大きさと2）スピン量子数の大きさであったが、我々のヘテロスピン系の知見から、１）２）だけではなく、3）量子トンネル効果の抑制、4）磁気異方性の方向、があわせて重要となることを我々は提案している。今回、より高機能な単分子磁石、一次元鎖磁石などの量子磁石を構築するため、1）から4）の条件に合致する、「有機スピンを用いた2p－4fヘテロスピンランタニド一次元鎖錯体」を提案した。そのモデル化合物として、二核の三重項カルベン－Tb,　－Dyをそれぞれ合成し、磁気的性質を明らかとした。その結果、2p－4fヘテロスピン系に初めて強磁性的に相互作用するスピン系を見出し、温度に依存する遅い磁気緩和が観測されたことから目的とするヘテロスピン単分子磁石の構築が明らかとなった。また、得られた磁気パラメータから、比較的強い三重項カルベンとLnの磁気的相互作用が起因となった効果的な量子トンネル効果抑制が明らかとなった。そこで最終目的である、一次元鎖へ拡張するため、三重項カルベン、Tb, Dyを用いて、得られた錯体の構造と磁性を明らかとした。その結果、一次元鎖方向に三重項カルベンとLnが磁気的相互作用することが明らかとなり、世界で初めて一次元鎖内で有機スピンとLnが強磁性的に相互作用した錯体の例であった。前記二核錯体と比べて磁気パラメータが大きくなっていたことから、高機能の量子磁石が構築できたと考えている。

我们一直在研究由有机自旋和3D过渡金属组成的异自旋分子磁体的结构和磁性。在异自旋三线态碳烯-钴配合物中，我们构建了单分子磁体，其磁性优于多核3D金属配合物。我们认为这是因为有机自旋有效抑制了单分子磁体的量子隧道效应。到目前为止，构建单分子磁体的分子设计中的重要因素是 1) 磁各向异性的大小和 2) 自旋量子数的大小，但基于我们对异自旋系统的了解，1) ) 我们提出不仅2）而且3）量子隧道效应的抑制和4）磁各向异性的方向也很重要。这次，为了构建更高功能的单分子磁体和一维链磁体等量子磁体，我们开发了满足条件1)的“利用有机自旋的2p-4f异自旋镧系元素一维链复合物”至 4) 提出。作为模型化合物，合成了双核三重态卡宾-Tb和-Dy，并阐明了它们的磁性。结果，我们在2p-4f异质自旋系统中发现了第一个铁磁相互作用的自旋系统，并观察到随温度变化的缓慢磁弛豫，这表明我们可以构建所需的异质自旋单分子磁体。此外，获得的磁参数表明，由于三线态卡宾和Ln之间相对较强的磁相互作用，量子隧道效应被有效抑制。因此，为了将配合物延伸为一维链，这是最终的目标，我们使用了三线态卡宾、Tb和Dy，并阐明了所得配合物的结构和磁性。结果表明，三重态卡宾和Ln在一维链的方向上发生磁性相互作用，这是世界上第一个有机自旋和Ln在一维链内发生铁磁性相互作用的配合物的例子。由于磁性参数大于双核配合物的磁性参数，我们相信我们已经能够构建出高功能的量子磁体。