Construction of Nanosize Magnetic Bar by Assembling of Organic Molecules and Control of Their Arrangement

有机分子组装构建纳米磁棒及其排列控制

基本信息

批准号：
15310094
负责人：
YOSHIOKA Naoki
金额：
$ 3.39万
依托单位：
KEIO UNIVERSITY
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

Recently, there has been substantial interest in the study of molecular-based magnetism. Whereas these ferromagnetic orderings have been discovered fortuitously, methodology for designing intermolecular exchange coupling pathways has not been established yet. Organic ferromagnets so far reported have suitable arrangements to fulfill the model proposed by McConnell and/or orbital orthogonality ; however, the control of molecular arrangement in the crystal does not necessarily correspond to predictable strategy. Whereas molecular chemistry deals with the design and the synthesis of individual radical units, their assembly into a solid is governed by concepts of supramolecular chemistry. Our ultimate objective is to design radical molecules whose assembled structure can be predicted from their chemical structure.We have already found the formation of magnetic self-assemblies in nitronyl nitroxyl (4,4,5,5-tetramethyl-4,5-dihydro-1 H-imidazoline-1 oxyl-3-oxide) derivatives carrying heterocycles with the NH site, such as the imidazol-2-yl, benzimidazol-2-yl, naphth[2,3-d]imidazol-2-yl and azaindol-2-yl rings. Among these compounds, the benzimidazole derivatives formed a piled columnar assembly induced by intra- and intermolecular hydrogen bondings between an NH site and two nitroxyl O atoms. The assembly exhibited a 1D ferromagnetic chain behavior (J=ca.13〜16 cm^<-1>) that could be rationalized by through space close contact between the singly occupied molecular orbitals (SOMOs).To enhance the magnetic interaction in molecular systems, it is favorable to design multipoint close contacts between the SOMOs, because intermolecular magnetic interaction is described by the sum of the spin-density product of nearby atoms belonging to neighboring molecules. We also focused on 2,2-diphenyl-1,2-dihydroquinoline-1-oxyl and found several interesting magnetic characteristics in chemically modified derivatives.

最近，人们对基于分子的磁性的研究产生了浓厚的兴趣，尽管这些铁磁有序性是偶然发现的，但迄今为止报道的有机铁磁体尚未建立合适的排列来实现该模型。麦康奈尔提出的和/或轨道正交性；然而，晶体中分子排列的控制并不一定符合可预测的策略，而分子化学涉及单个自由基单元的设计和合成。它们组装成固体是受超分子化学概念控制的。我们的最终目标是设计自由基分子，其组装结构可以从其化学结构预测。我们已经发现硝酰硝酰基（4,4）中磁性自组装的形成。 ,5,5-四甲基-4,5-二氢-1H-咪唑啉-1氧基-3-氧化物）带有NH位点杂环的衍生物，例如在这些化合物中，苯并咪唑衍生物形成了由内和诱导的堆积柱状组装体。 NH 位点和两个硝酰基 O 原子之间的分子间氢键该组装体表现出一维铁磁链行为。 (J=ca.13〜16 cm^<-1>)，可以通过单占据分子轨道(SOMO)之间的空间紧密接触来合理化。为了增强分子系统中的磁相互作用，有利于设计多点紧密接触SOMO 之间的接触，因为分子间磁相互作用是由属于相邻分子的附近原子的自旋密度乘积之和来描述的。 2,2-二苯基-1,2-二氢喹啉-1-氧基，并在化学改性衍生物中发现了一些有趣的磁性特征。

项目成果

期刊论文数量（36）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ニトロニルニトロキシド有機固体における磁気的相互作用-水素結合を用いたアプローチ-

硝基硝基氧有机固体中的磁相互作用 - 使用氢键的方法 -

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
日本結晶学会誌 46
影响因子：
0
作者：
D.Matsunaga;H.Asanuma;M.Komiyama;M.Yao;M.Yao;H.Nagashima;長島英明
通讯作者：
長島英明

H.Nagashima: "Metamagnetic behavior observed in purely organic 5-azaindol-2-yl nitronyl nitroxide brick-wall architecture"Crystal Growth & Design. Vol.4 No.1. 19-21 (2004)

H.Nagashima：“在纯有机 5-氮杂吲哚-2-基硝基硝基氧砖墙结构中观察到的变磁行为”晶体生长

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

H.Nagashima: "Coexistence of an antiferromagnetically coupled dimer and isolated paramagnetic spin in 4-azaindol-2-yl nitronyl nitroxide crystal"New Journal of Chemistry. Vol.27 No.5. 805-810 (2003)

H.Nagashima：“4-氮杂吲哚-2-基硝基硝基氧晶体中反铁磁耦合二聚体和孤立顺磁自旋的共存”《新化学杂志》。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Theoretical Study on Magnetic Properties of Imidazolyl Nitronyl Nitroxide Derivatives

咪唑基硝基氮氧化物衍生物磁性能的理论研究

DOI：
发表时间：
2003
期刊：
Synthetic Metals 137(1-3)
影响因子：
0
作者：
Masaru Yao;Masaru Yao;Masaru Yao;Masaru Yao;Masaru Yao;Masaru Yao;Masaru Yao;M.Yao;H.Taima;M.Yao;M.Yao;M.Yao;M.Yao;Hideaki Nagashima;Hideaki Nagashima;長島英明;Hideaki Nagashima;Hideaki Nagashima;H.Nagashima;長島英明;Masaru Yao;Hideaki Nagashima;Hideaki Nagashima;Hideaki Nagashima;Masaru Yao;Masaru Yao;Hideaki Nagashima
通讯作者：
Hideaki Nagashima

Amphiphilic meso-Disubstituted Porphyrins : Synthesis and the Effect of the Hydrophilic Group on Absorption Spectra at the Air-Water Interface

两亲性内消旋二取代卟啉：合成及其亲水基团对空气-水界面吸收光谱的影响