有機フェリ磁性体の磁気構造解明と高温有機磁石の開発

有机亚铁磁体磁结构的阐明和高温有机磁体的开发

基本信息

批准号：
14703010
负责人：
細越裕子
金额：
$ 18.55万
依托单位：
Osaka Prefecture University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

申請者の発見した有機フェリ磁性体PNNBNOの磁性に現われた量子性を検証するために、類縁化合物の磁気相互作用の検討を行った。S=1とS=1/2を仲介するベンゼン環をビフェニル環で置換したBIPNNBNOはフェリ磁性鎖を形成するが、ビフェニル環の大きな二面角のために、最近接のフェリ磁性鎖間のみならず次近接鎖間にも相互作用が生じた。その結果スピンフラストレーションが誘起され、磁化率に特異なピークとショルダーを示した。強磁場磁化測定では、飽和磁化(3μ_B)の1/3に磁化プラトーを生じ、これはS=1とS=1/2のフェリ磁性構造に帰属される。これに加え、25T近傍に極めて幅の狭い2/3磁化プラトーが観測された。これはスピンフラストレーションの効果と考えられる。遍歴メタ磁性体のスピンフラストレーション系でも同様の現象が観測されている。BIPNNBNO単結晶を用いた、Xバンド電子スピン共鳴の実験を、角度・温度を変化させながら測定した。g因子の温度依存性は4Kで屈曲したが、この屈曲点は、磁化率が鋭いピークを示した4Kと一致している。スピンフラストレーションによって特異なスピン状態が発現していると考えられる。BIPNNBNOは4Tのスピンギャップを有するが、6Tまでの狭い磁場範囲で1μ_Bに達する。磁場誘起相転移の有無を比熱測定により18Tまで検証したが、相転移は観測されなかった。b軸方向にフェリ磁性鎖が形成され、鎖間相互作用がa軸方向に働くが、分子長軸方向の二次元シート間の相互作用が極めて弱いことを示していると思われる。PNNBNO, BIPNNBNOはともに軸対称な分子骨格をしており、いずれもフェリ磁性鎖の形成が観測された。S=1/2として非対称なイミノニトロキシドを用いたPIMBNOは、二次元的な結晶構造を形成した。S=1同士、S=1/2同士の相互作用により、磁気相転移は観測されていない。

为了验证申请人发现的有机亚铁磁性材料PNNBNO的磁性的量子性质，我们研究了相关化合物的磁相互作用。 BIPNNBNO，其中介导S=1和S=1/2的苯环被联苯环取代，形成亚铁磁链，但由于联苯环的二面角较大，仅在最近的亚铁磁链之间也有相互作用发生在顺序相邻的链之间。结果，引发了自旋挫败，并且磁化率表现出独特的峰和肩。在强场磁化强度测量中，磁化平台出现在饱和磁化强度（3μ_B）的1/3处，这归因于S=1和S=1/2的亚铁磁结构。此外，在 25T 附近观察到极窄的 2/3 磁化平台。这被认为是旋转受挫的影响。在流动元磁体的自旋受阻系统中也观察到了类似的现象。使用BIPNNBNO单晶在改变角度和温度的情况下进行X波段电子自旋共振实验。 g 因子的温度依赖性在 4 K 处弯曲，该曲线与 4 K 重合，此时磁化率显示出尖锐的峰值。人们认为独特的自旋态是由自旋挫败引起的。 BIPNNBNO的自旋间隙为4T，但在高达6T的窄磁场范围内达到1μ_B。通过高达18T的比热测量来验证是否存在磁场诱导的相变，但没有观察到相变。这似乎表明，亚铁磁链在b轴方向形成，链间相互作用在a轴方向起作用，但分子长轴方向的二维片之间的相互作用极弱。 PNNBNO和BIPNNBNO都具有轴对称分子骨架，并且都观察到亚铁磁链的形成。 PIMBNO使用S=1/2的不对称亚氨基氮氧化物形成二维晶体结构。由于 S=1 和 S=1/2 之间的相互作用，没有观察到磁相变。