遷移金属錯体を用いた一般化フェリ磁性系の構築と量子磁気スイッチング

使用过渡金属配合物和量子磁开关构建广义亚铁磁系统

基本信息

批准号：
05J03446
负责人：
前川健典
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Osaka City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

1.核酸塩基アプローチを用いたヘテロスピン系の構築核酸塩基分子に基づいたアプローチにより、本研究課題である一般化フェリ磁性系の構築を試みた。これは、シトシン、グアニンなど、核酸塩基の特質である多重点水素結合による選択的分子認識を利用することで、結晶固体中で基底一重項ビラジカルと二重項モノラジカルを共存させようとするものである。以前に設計・合成済みであったシトシン置換基底一重項ビラジカルとグアニン置換モノラジカルをbuilding blockとし、Watson-Crick型水素結合に根ざしたビラジカルーモノラジカル水素結合錯体の合成に成功した。単結晶X線結晶構造解析から、当初の狙い通りのヘテロスピン対形成を明らかにした。また、グアニン-シトシン塩基対間のside-by-sideの水素結合により、塩基対の交替的な一次元水素結合ネットワークを形成しており、これによりビラジカル部位とモノラジカル部位の交互一次元配列を達成した。磁気的ネットワークについては理論モデルに合致するものではないが、結晶固体中でのヘテロスピン分子の「共結晶化の成功」・「一次元交互配列の達成」という観点からは大きな前進と言える。この成果は、現在投稿論文として準備中である。2.純有機フェリ磁性モデルとしてのトリラジカル結晶における磁気相転移フェリ磁性モデル分子としてのトリラジカルについての溶液ESRスペクトルにおける窒素核・水素核による超微細分裂パターンの詳細な解析から、分子内交換相互作用の相対的な大きさ・固体の磁性(T>1.9K)について、以前投稿論文として報告している。今回、^3He冷凍機を用いることによる1.9K以下での磁化率測定から、0.9Kでの磁気相転移を見出した。最低温度(0.54K)での磁化の磁場依存性からはスピンフロップ挙動を観測し、基本的には反強磁性的な相転移であると考えられる。しかし、転移点以下での磁化率の挙動は典型的な反強磁性体のものとは異なり、自発磁化を有する秩序状態への転移であることを示唆した。この二点から、弱強磁性体への相転移であると考えられる。また、熱容量測定の結果から5Kでの磁気エントロピーの値はRln4に相当し、分子間でビラジカル部位とモノラジカル部位がS=3/2を形成した後、磁気相転移に至ったと考えられる。自発磁化を有する秩序状態への相転移は、純有機物質からなるヘテロスピン系としてこれが初めてである。この成果については、より詳細な考察を行うと共に、現在投稿論文として執筆中である。

1.使用核碱基方法构建异质自旋系统我们尝试使用基于核碱基分子的方法构建广义亚铁磁系统，这是本研究的主题。这是通过利用多点氢键的选择性分子识别，使碱基单线态双自由基和双线态单自由基共存于结晶固体中，这是核碱基如胞嘧啶和鸟嘌呤的特征。使用先前设计和合成的胞嘧啶取代的单线态双自由基和鸟嘌呤取代的单自由基作为构建块，我们成功合成了基于沃森-克里克型氢键的双自由基-单自由基氢键配合物。单晶 X 射线晶体结构分析揭示了异自旋对的形成，正如最初预期的那样。此外，鸟嘌呤-胞嘧啶碱基对之间并排的氢键形成碱基对的交替一维氢键网络，从而实现了双自由基位点和单自由基位点的交替一维排列。虽然磁网络与理论模型不相符，但从结晶固体中异自旋分子“成功共结晶”和“实现一维交替排列”的角度来看，可以说是向前迈出了一大步。该结果目前正在准备作为手稿提交。 2. 作为纯有机亚铁磁模型的三自由基晶体中的磁相变从溶液中氮核和氢核的超精细分裂模式的详细分析作为亚铁磁模型分子的三自由基晶体的ESR谱，分子内交换相互我以前报道过已提交论文中的效应和固体磁性（T>1.9K）的相对大小。这次，我们通过使用 ^3He 制冷机测量 1.9K 以下的磁化率，发现了 0.9K 处的磁相变。从最低温度（0.54 K）磁化强度的磁场依赖性观察到自旋翻转行为，这基本上被认为是反铁磁相变。然而，低于转变点的磁化率行为与典型反铁磁体不同，表明转变为具有自发磁化的有序状态。从这两点来看，认为这是向弱铁磁材料的相变。另外，从热容量测定的结果来看，5K时的磁熵值相当于Rln4，认为分子间双自由基位点和单自由基位点形成S＝3/2后发生了磁相变。这是首次由纯有机材料制成的异自旋系统经历了自发磁化向有序态的相变。该结果将被更详细地考虑，目前正在作为提交的论文撰写。