課題番号 ：S-15-MS-1029
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：単一分子性伝導体の開発
Program Title (English) ：Development of the Single- Component Molecular Conductors
利用者名（日本語） ：周　彪
Username (English) ：B. Zhou
所属名（日本語） ：日本大学文理学部化学科
Affiliation (English) ：Department of Chemistry, College of Humanities and Sciences, Nihon University

１．概要（Summary ）
単一分子性伝導体の中心金属の違いにより電子物性が大きく異なる特徴がある。初めての単一分子性超伝導体[Ni(hfdt)2]を手本として、中心金属としてNiの同族元素であるPdの単一分子性伝導体[Pd(hfdt)2]の単結晶を作成し、伝導度、磁化率などの物性測定や電子状態を検討することを目的とした。
２．実験（Experimental）
分子科学研究所でのSQUID型磁化測定装置Quantum Design MPMS-7とMPMS-XL7を用いて磁気特性の測定を行った。
３．結果と考察（Results and Discussion）

Fig. 1　 [Pd(hfdt)2]の結晶構造
[Pd(hfdt)2]の単結晶を新たに作成し、構造解析、バンド計算、電気伝導度と磁化率などの物性測定を行なった。電解酸化することにより、約50μmの[Pd(hfdt)2]単結晶を得ることができた。単結晶X線構造解析より、[Pd(hfdt)2]は[Ni(hfdt)2]とは異なる形であることが判明した。Fig. 1に示すように、Pd(hfdt)2分子同士がPd-Pd結合によって二量体構造をとることがわかった。Pd-Pd結合距離は3.06Åであり、中心金属のPd(II)が部分酸化されになったことより、金属結合が形成されたと考えられる。また、[Ni(hfdt)2]と同様に、[Pd(hfdt)2]は配位子末端のCF3基によって強く分離され、二次元的な層状構造を形成していることを見出した。
[Pd(hfdt)2]粉末試料の室温電気伝導度は3.7×10-3S/cmであり、半導体的な温度変化を示し、その活性化エネルギーは0.16eVであることが明らかとなった(Fig. 2)。バンド計算の結果からも[Pd(hfdt)2]は半導体であることが示唆された。分子科学研究所で磁化率測定を行った。[Pd(hfdt)2]の磁化率は約1%近い磁性不純物(S=1/2)をのぞくと室温磁化率はほぼゼロになり、強い二量体構造により、バンドギャップを持つ非磁性状態になったと予想される。

Fig. 2　 [Pd(hfdt)2]の電気伝導度

４．その他・特記事項（Others）
なし
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) B. Zhou, S. Ogura, Q. Z. Liu, H. Kasai, E. Nishibori, A. Kobayashi, Chemistry Letters, Vol. 45 (2016) 303-305
(2) R. Takagi, K. Miyagawa, M. Yoshimura, H. Gangi, K. Kanoda, B. Zhou, Y. Idobata, A. Kobayashi, Physical Review B, Vol. 93 (2016) 024403
(3) 劉　琪志, 周　彪, 小倉里美, 小林昭子, 西堀英治, 笠井秀隆, 日本化学会第96春季年会, 平成28年3月
(4) B. Zhou, Q. Z. Liu, A. Kobayashi, H. Gangi, R. Takagi, K. Miyagawa, K. Kanoda, ISCOM2015, September 2015
６．関連特許（Patent）
なし