中性単一分子金属の開発

中性单分子金属的开发

基本信息

批准号：
02F00142
负责人：
小林速男
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Okazaki National Research Institutes
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

従来のすべての分子性伝導体は2成分以上の分子(イオン)から構成されている。これはこれまで開発されてきた全ての分子性伝導体において、分子の作る結晶中に伝導電子を発生させるために分子間電荷移動現象を用いてきたからである。しかし2001年に私たちは拡張TTF骨格を持つ配位子を持つ中性分子だけで出来た分子結晶でも、構成分子に幾つかの条件を満足させる事が出来れば、分子が自己集積したときに金属電子が結晶中に自発発生しうることを提案し、実際、初めての単一分子だけで出来た分子性金属を発見した。Ha-Jin Leeさんが日本学術振興会の外国人特別研究員として私の研究室で研究することを希望されたのは丁度この研究が出たあとであり、リーさんはこれまで含硫黄π分子の合成研究を行ってきた経験を持つので、合成的な実験を通して本研究課題を推進して頂く予定とした。しかし、Leeさんの来日直前に研究室の体制を大きく変えねばならない事態となり、研究課題の修正を余儀なくされた。即ちその事態を踏まえて、単一分子性金属系の場合と同様に、拡張TTF骨格を持つ類似分子で更に有機安定ラジカル部位を持つ分子を合成し、(1)安定有機ラジカルドナー分子と無機アニオンの組み合わせにより新たな磁性有機伝導体の合成研究を行い、その後、(2)研究課題の単一分子性金属結晶の開発研究を遂行することとした。この計画に従って、まず安定なPROXYLラジカル部位を持つTTPドナー分子,TTP-proxyl,CP-TTP-proxyl(図1)を合成し、電気分解法によって幾つかの新たな磁性伝導体(TTP-proxyl)_nX(n=1,2;X=ClO_4^-,FeCl_4^-,GaCl_4^-)を合成し、その結晶構造決定、伝導性、磁性の測定を行った。特に(TTP-proxyl)_2GaCl_4^-塩ではこれまで例のない高伝導有機安定ラジカル伝導体が得られ,詳細な磁気特性の測定が行われた。また、結晶構造から当初の目的の通り、安定ラジカルπドナー分子により構成された二次元伝導層を持つ、初めての磁性有機伝導体が開発出来たことが判った事は分子正殿導体の開発研究にとって大きな成果であると思われる(投稿準備中)。また高伝導性結晶、(CP-TTP-proxyl)_4AsF_6(投稿中)および2種類のスピン系を内包する初めての有機ラジカル磁性体」、(TTP-proxyl)FeCl_4等の結晶構造決定、物性測定等も遂行された。しかし(2)の研究にまでは至らなかった。

所有传统的分子导体均由两种或多种分子（离子）组成。这是因为迄今为止开发的所有分子导体都是利用分子间电荷转移现象在分子形成的晶体中产生传导电子。然而，2001年，我们发现，即使在仅由带有延伸TTF骨架的配体的中性分子组成的分子晶体中，如果组成分子能够满足几个条件，当分子自组装时，他提出金属电子可以在晶体，并实际上发现了第一个仅由单个分子组成的分子金属。就在这项研究发表后，李河镇（Ha-Jin Lee）要求作为日本学术振兴会的外国研究员到我的实验室工作，因为他有进行合成研究的经验，我们计划让他来推广这项研究。通过综合实验的研究项目。然而，就在李先生来日本之前，出现了需要对实验室结构进行重大改变的情况，他被迫修改了研究课题。也就是说，鉴于这种情况，我们合成了一种具有扩展TTF骨架的类似分子，该分子也具有有机稳定自由基部分，就像单分子金属体系的情况一样，并且（1）合成了稳定的有机自由基供体分子我们结合以下内容进行了新型磁性有机导体的合成研究，然后决定进行（2）单分子金属晶体的开发研究。根据该计划，我们首先合成了具有稳定PROXYL自由基部分的TTP供体分子TTP-proxyl和CP-TTP-proxyl（图1），然后通过电解制备了几种新型磁导体（TTP-proxyl）。 _nX(n=1,2;X=ClO_4^-,FeCl_4^-,GaCl_4^-)并确定了其晶体结构并测量了其电导率和磁性。特别是，(TTP-proxyl)_2GaCl_4^-盐产生了前所未有的高导电性有机稳定自由基导体，并详细测量了其磁性能。此外，我们根据晶体结构开发了第一个具有由稳定自由基π供体分子组成的二维导电层的磁性有机导体，这一发现对于分子Seden导体的开发研究具有重要意义。是一项重大成就（准备发布）。此外，还开展了高导电晶体(CP-TTP-proxyl)_4AsF_6（正在提交）和第一个含有两种自旋体系的有机自由基磁性材料(TTP-proxyl)FeCl_4的晶体结构测定、物理性质测量等。等也进行了。然而，对(2)的研究是不可能的。