金属内包フラーレンを鍵物質とする磁性-伝導ハイブリッド系超分子の構築

以内嵌金属富勒烯为关键材料构建导磁杂化超分子

• 批准号: 17750030
• 负责人: 土屋 敬広
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17750030/
• 关键词: フラーレン; 金属内包フラーレン; 錯体; 超分子; 磁性; 伝導性; フラーレン; 金属内包フラーレン; 錯体; 超分子; 磁性; 伝導性

本研究は金属内包フラーレンと有機ドナー分子との分子間相互作用を利用した磁性-伝導ハイブリッド型超分子の構築を目標とし、検討を行ってきた。金属内包フラーレンは金属原子から炭素ケージへの電子移動により、空フラーレンとは異なる新規な電子的特性を持つ。その結果、空フラーレンよりも優れた電子受容性、供与性を示し、さらに磁性化、反磁性化の制御も容易である。金属内包フラーレンと有機ドナー分子との複合系は、金属内包フラーレンが持つ非常に高いHOMOと低いLUMOに由来する高い導電性と磁気的な分子間相互作用による磁性特性の両方の出現が期待できると確信する。平成18年度はLa@C_<82>と有機ドナー分子N,N,N',N'-テトラメチル-p-フェニレンジアミン(N,N,N',N'-tetramethyl-p-phenylenediamine, TMPD)との溶液中での挙動について検討を行った。その結果、反磁性La@C_<82>アニオンとTMPDラジカルカチオンの生成が確認され、基底状態において電子移動を伴い1:1の錯体を形成することが分かった。興味深いことに、この電子移動は完全な平衡状態にあることから溶媒の誘電率や温度を変化させることによって平衡が偏り、電子移動を可逆的にコントロール出来ることが明らかとなった。さらに電子移動の前後では可視-近赤外吸収スペクトルが大きく異なることから、ソルバトクロミズムやサーモクロミズムといった現象も観測されている。この様なスピンサイト交換現象の発現は非常に低い還元電位を有し、且つ還元体が安定な常磁性金属内包フラーレン特有の現象である。

研究了这项研究的目的是使用金属封装的富勒烯和有机供体分子之间的分子间相互作用来构建磁导电杂种超分子。金属封装的富勒烯具有新型的电子特性，这些电子性质与空富勒烯不同，因为电子从金属原子到碳笼的转移。结果，它表现出比空的富勒烯相比具有出色的电子接受和捐赠特性，并且也易于控制磁化和磁性化。可以肯定的是，由于磁性分子间的相互作用，可以提出高度导电性和磁性的金属封装的富勒烯和有机供体分子的复杂系统，这些系统既有源于金属已封装的富勒列烯的极高的同型和低LUMO的磁间相互作用。在2006年，我们研究了LA@C_ <82>的行为和有机供体N，N，N'，N'-四甲基-P-苯基二胺（TMPD）在溶液中的行为。结果，证实了diamagnetic la@c_ c_ <82>阴离子和TMPD自由基阳离子的形成，发现形成了1：1复合物在基态以电子转移的情况下形成。有趣的是，由于这种电子传输处于完美的平衡状态，因此已经揭示了平衡因改变溶剂的介电常数和温度而偏向，并且可以可逆地控制电子传递。此外，已经观察到了诸如溶剂化色素和热色素等现象，因为在电子传递前后，可见的near-in-infrade吸收光谱显着差异。这种旋转位点交换的现象是顺磁金属封装的富勒烯特有的现象，其中还原体的身体具有很低的还原电位，并且还原体稳定。