課題番号 ：S-18-MS-1092
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：共有結合性有機骨格構造体の磁性研究
Program Title (English) ：Magnetic Investigation of Covalent Organic Framework Materials
利用者名（日本語） ：浅田瑞枝1)，中村敏和1)，江東林2)
Username (English) ：M. Asada1), T. Nakamura1), D. Jiang2)
所属名（日本語） ：1) 分子科学研究所, 2)シンガポール大学
Affiliation (English) ：1) Institute for Molecular Science, 2) National University of Singapore

１．概要（Summary ）
2005年のO.M. Yaghiらの報告以降，金属有機構造体共有結合性有機構造体（COF: Covalent Organic Frameworks）などの多孔質物質の研究が爆発的に進んでいる．これらの構造体の多くは，共有結合あるいは配位結合で結ばれた多孔性物質であり，ガス貯蔵・分離能や触媒機能への応用が期待されている．近年では，構造の特異性だけではなく，電子物性を付加した多孔性物質の開発もめざましい．ドナー・アクセプター系2次元共有結合性有機構造体の１つであるZnPc-NDI COFは電荷分離した遍歴性キャリアが室温でも極めて長い寿命を持つ．一方で，最近になり平衡状態で電子スピンをもつ系の開発が進んでいる．江らは，芳香族をイミンやシアノ基で結合した新しいタイプのCOFの開発を行っている．この系はZnPc-NDI COFと同様に，２次元的な多孔質構造をもち，芳香族環は垂直方向に積層したカラム構造をとっている．この系は閉殻であるが，ヨウ素をドープする事により電子スピンが生成される．我々はヨウ素ドープ共有結合性有機構造体の電子物性電子状態を理解するために，ESRならびにSQUID測定による磁性研究を行っている．

２．実験（Experimental）
ヨウ素印加過程，温度変化ES測定は分子科学研究所機器センター保有のBruker E500で行った．SQUID測定は，分子科学研究所機器センター保有のQuantum Design MPMS-7ならびに MPMS-XL7を用いている．液体ヘリウムは分子科学研究所機器センターから供給・支援されている．

３．結果と考察（Results and Discussion）
種々の系が開発されているが，特にテトラフェニルピレンをジシアノキノンで結合したpy-sp2c-COFと称される系は，顕著な磁性を示す．粉末状のpristineのpy-sp2c-COFをESR試料管に入れ固体ヨウ素を印加したときの，ESR信号のヨウ素ドープ時間依存性を図１に示す．閉殻であるpristine試料ではESR信号は観測限界以下であるが，ヨウ素ドープとともに顕著なESR信号が現れる．g値は2.003で異方性小さく，芳香族環上にスピンがある事が分かる．ドーピングレベルにかかわらず，g値と線幅はほとんど変化せず，スピン種ならびに電子状態が変化していないことが分かる．ヨウ素ドープによる導電性キャリアが生成する場合には，緩和時間が早くなるために一般にはESR線幅は増大する．信号強度は，ヨウ素ドープから1週間程度で飽和する．

４．その他・特記事項（Others）
なし

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
なし

６．関連特許（Patent）
なし