アクチノイド5f電子系と励起有機π電子系の新しい磁気結合の探索

寻找锕系元素5f电子系统与激发有机π电子系统之间新的磁耦合

基本信息

批准号：
21K18982
负责人：
石川直人
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究代表者らはこれまでの研究により大環状π共役系の光励起により誘起される軌道角運動量と、局在４ｆ電子の間に強い相互作用が存在することを実験的に明らかにしている。環状π共役配位子に結合した希土類錯体において見出されたこの新しい種類の相互作用は、同じ分子内でもπ-π*励起準位の違いによって、相互作用強度の著しい変化や、強磁性的から反強磁性的への逆転が観測されるなど、これまでの考え方では説明できない興味深い性質を示した。本研究計画は、この新しい形態の相互作用（以下、J-L相互作用と呼ぶ）が関与する新しい量子状態の研究領域を開拓することを目的とする。系統的に環状π電子系と４ｆおよび５ｆ電子系の種類と構成を変えた化合物群について、温度可変・磁場可変磁気円二色性の詳細な測定と解析を行う。さらにこの相互作用の配位子依存性、励起状態依存性、金属依存性を調査する。これらをもとに、この新しい相互作用の機構を解明し、新奇量子状態の実現と制御方法を確立する。本年度は、５ｆ電子系におけるJ-L相互作用の研究を行うために、テトラフェニルポルフィリン(TPP)と４価ウランの２：１錯体（U(TPP)2）の合成を検討した。そのコールドラン実験として、同じ酸化数を取る同構造セリウム錯体の合成を行った。これによりウラン錯体でも適用可能な合成経路を確立した。さらにこの錯体を用いて温度磁場依存磁気円二色性(VTVH-MCD)の測定を行った。

通过前期研究，研究人员通过实验揭示了大环π共轭体系光激发引起的轨道角动量与局域4f电子之间存在很强的相互作用。在与环状 π 共轭配体键合的稀土配合物中发现的这种新型相互作用的特点是相互作用强度和铁磁性发生显着变化。它显示出使用传统思维无法解释的有趣特性，例如观察到从铁磁性到铁磁性的反转反铁磁性。该研究项目的目的是开发涉及这种新形式相互作用（以下简称J-L相互作用）的量子态新研究领域。我们对一组化合物的随温度和场变化的磁圆二色性进行了详细的测量和分析，其中循环 π 电子系统以及 4f 和 5f 电子系统的类型和组成有系统地变化。此外，我们将研究这种相互作用的配体依赖性、激发态依赖性和金属依赖性。基于这些发现，我们将阐明这种新相互作用的机制，并建立一种实现和控制新量子态的方法。今年，为了研究5f电子系统中的J-L相互作用，我们研究了四苯基卟啉（TPP）和四价铀（U(TPP)2）2:1配合物的合成。作为冷运行实验，我们合成了具有相同结构和相同氧化数的铈配合物。结果，建立了适用于铀配合物的合成路线。此外，我们使用该配合物测量了温度和磁场相关的磁圆二色性（VTVH-MCD）。