フタロシアニン多層積層型錯体を用いた分子デバイスの創出および新規物性の開拓

使用酞菁多层复合物创建分子器件并开发新的物理性能

基本信息

  • 批准号:
    14J02656
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.79万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2014-04-25 至 2017-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本年度は、フタロシアニン多層積層型錯体の構造と磁気物性の解明という観点から、1)フタロシアニン6層積層型錯体の結晶構造解明および2)フタロシアニン多層積層型錯体の酸化還元に伴う構造・磁気特性の変化の2つについて研究を行った。1)これまでの研究より、フタロシアニン多層積層型錯体が単分子磁石として振る舞い、積層数を変化させることで分子内の磁気的な相互作用の強弱を制御できることが知られている。本テーマでは、これまでの報告されている中で最も分子内磁気相互作用の弱い6層積層型錯体の合成および結晶構造解明に成功し、6層錯体内の磁性原子は1.3 nm以上離れた距離にあることを明らかにした。従来の単分子磁石研究では、1nm以上離れた磁性イオン間の相互作用は無視できるほど小さいと考えられていた。しかしながら、6層錯体の磁化率測定を行ったところ、1.3 nm以上離れた磁性イオン間にも強磁性的な相互作用が働いており、単分子磁石特性に影響を与えうることが明らかとなった。本研究は単分子磁石設計にも応用できることから、分子磁性分野において一石を投じる結果である。2)フタロシアニン多層積層型錯体は拡張したπ共役系を有することから、多彩な酸化還元特性を示すことが明らかとなっている。これを単分子磁石特性と組み合わせることで、酸化還元に伴う磁気特性の制御が可能になると考えられる。以上の観点より、本テーマでは、フタロシアニン多層積層型錯体の高酸化状態における構造と磁気特性の解明を行った。結晶構造解析より、多層錯体は酸化に伴って分子を縦方向に圧縮するような変形を示すことを明らかにした。またこの構造変化に伴い、単分子磁石特性も大きく変化することを見出した。とくに4層・5層錯体では、これまでに報告されている中で最も多い5段階の磁気特性制御に成功した。
今年,从阐明酞菁多层配合物的结构和磁性能的角度出发,我们将重点关注1)6层酞菁配合物的晶体结构的阐明,2)酞菁多层配合物的结构和磁性能的变化由于氧化还原,我们进行了两件事的研究。 1)从先前的研究可知,酞菁多层配合物表现为单分子磁体,并且可以通过改变堆叠层数来控制分子内磁相互作用的强度。在该项目中,我们成功合成并阐明了迄今为止报道的分子内磁相互作用最弱的六层堆叠配合物的晶体结构,并且六层配合物中的磁性原子间隔距离超过1.3 nm透露有。在传统的单分子磁体研究中,相距超过 1 nm 的磁性离子之间的相互作用被认为可以忽略不计。然而,当我们测量六层复合物的磁化率时,我们发现相距超过 1.3 nm 的磁性离子之间也存在铁磁相互作用,这可能会影响单分子磁体的性能。这项研究是分子磁性领域的突破,可应用于单分子磁体设计。 2)由于酞菁多层配合物具有扩展的π共轭体系,因此表明它们表现出多种氧化还原性能。通过将其与单分子磁体的特性相结合,人们认为可以控制与氧化还原相关的磁特性。从上述观点出发,在本主题中,我们阐明了高氧化态酞菁多层配合物的结构和磁性能。晶体结构分析表明,多层复合物在氧化时表现出变形,在垂直方向上压缩分子。我们还发现,这种结构变化导致单分子磁体的性能发生显着变化。特别是,在四层和五层复合物的情况下,我们成功地控制了五个阶段的磁性,这是迄今为止报道的最多的。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    堀井洋司;加藤恵一;Brian K. Breedlove;山下正廣;SATO Marie;堀井 洋司・加藤 恵一・山下 正廣
  • 通讯作者:
    堀井 洋司・加藤 恵一・山下 正廣
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高价态酞菁多层配合物的磁性
  • DOI:
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    堀井洋司;加藤恵一;Brian K. Breedlove;山下正廣
  • 通讯作者:
    山下正廣
Magnetic behaviors of multiple-decker phthalocyaninato terbium(III) SMM complexes at relatively high temperature
多层酞菁铽(III) SMM配合物在较高温度下的磁性行为
  • DOI:
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Y. Horii;K. Katoh;Brian K. Breedlove;M. Yamashita
  • 通讯作者:
    M. Yamashita
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酞菁-卟啉杂双层配合物的结构与磁性能
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Yoji Horii;Keiichi Katoh;Brian K. Breedlove and Masahiro Yamashita;佐藤麻理絵編;堀井 洋司・加藤 恵一・山下 正廣
  • 通讯作者:
    堀井 洋司・加藤 恵一・山下 正廣
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  • 通讯作者:
    Yoji Horii
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
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    住田 駿次郎;宮崎 裕司;堀井 洋司;中西 亮;山下 正廣;中野元裕
  • 通讯作者:
    中野元裕
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  • 通讯作者:
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