有機高スピン分子スピニクスの化学-直接的スピン同定分光の開発

有机高自旋分子自旋学化学-直接自旋识别光谱的发展

基本信息

批准号：
12020248
负责人：
佐藤和信
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Osaka City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

有機超伝導や有機強磁性を直接発現した新規な分子性物質として発見されて以来大きな注目を集めてきたフラーレンの多価アニオンの電子構造と分子構造を解明し、その量子的性質の発現機構の解明する手がかりを得ることを目的として、電子スピンニューテーション法とパルスESR法を適用した。カリウム金属ミラーを用いた接触還元法によって、フラーレンジアニオン及びドリアニオンを生成した。スピン状態はそれぞれ三重項、四重項状態になることをcw-ESRおよび二次元電子スピンニューテーション法の測定により同定し、微細構造定数を決定し、分子構造における対称性の低下を明らかにした。また、ESRスペクトルの温度依存性から、サンプルを室温から4.2Kに急冷したときのみ、それぞれ三重項、四重項状態が基底状態となり、10K付近で低スピン状態との逆転が起こり、それぞれ基底一重項、二重項に変化する特異な電子状態をフラーレシ多価アニオン状態がもつことを発見した。パルスESRを用いた緩和時間の測定において、10K以上で観測される熱励起の三重項、四重項状態においてフォノンボトルネック現象が生じ、さらにスピン格子緩和曲線にうねりが生じるスピン格子緩和の異常を初めて観測した。これらの現象をScott-Jeffriesの式、および核の振動を考慮した二重振動子非対称ポテンシャルを用いたシュレデンガー方程式に基づいて考察を行い、ボトルネック現象によってスピン格子緩和速度が遅くなったことと励起スピン状態が近接しているため、すなわちポテンシャル壁の高さが低いためにインコヒーレント共鳴スピントンネル現象がスピン格子緩和曲線のうねりとして観測されたものであると結論した。この共鳴スピントンネル現象は、アルカリ金属をドープしたフラーレン結晶系のhigh-Tc超伝導発現機構を説明する低スピン状態における動的なヤーン・テラー理論を支持する最初の実験的証拠である。

我们阐明了富勒烯多价阴离子的电子和分子结构，并研究了其量子特性的表达机制，富勒烯作为一种直接表现出有机超导性和有机铁磁性的新型分子物质，自被发现以来就备受关注。我们应用电子自旋章动法和脉冲ESR法来获得阐明问题的线索。富勒二价阴离子和多里安阴离子是通过使用钾金属镜催化还原产生的。我们通过使用连续波ESR和二维电子自旋章动方法进行测量，识别了三重态和四重态自旋态，确定了精细结构常数，并阐明了分子结构对称性的降低。另外，从ESR谱的温度依赖性来看，只有当样品从室温快速冷却到4.2K时，三重态和四重态分别变成基态，并且在10K左右发生低自旋态的反转，我们发现富勒烯多价阴离子态具有独特的电子态，可以转变为单峰或双峰。在使用脉冲ESR测量弛豫时间时，在10K以上的温度下观察到的热激发三重态和四重态中会出现声子瓶颈现象，并且检测到导致自旋晶格弛豫曲线波动的自旋晶格弛豫异常。第一次观察到。我们基于 Scott-Jeffries 方程和 Schrodenger 方程，使用考虑了核振动的双振子不对称势来考虑这些现象，发现瓶颈现象减慢了自旋晶格弛豫速率，并且激发我们得出结论：由于自旋态彼此接近，即势壁的高度较低，因此在自旋晶格弛豫曲线中观察到非相干共振自旋隧道现象，表现为波纹。这种共振自旋隧道现象是支持低自旋态动态Jahn-Teller理论的第一个实验证据，解释了碱金属掺杂富勒烯晶体体系中高温超导的机制。