課題番号 ：S-16-MS-1030
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：有機ラジカル磁性体による多次元量子磁性体の低温磁気構造の解明
Program Title (English) ：Study on low-temperature crystal structure of organic radicals forming multidimensional spin network
利用者名（日本語） ：細越裕子, 大塚怜, 為国雄介, 岡部俊輝, 宮本慎之介, 向野恭平
Username (English) ：Y. Hosokoshi, R. Otsuka, Y, Tamekuni, T,Okabe, S. Miyamoto, K. Mukaino
所属名（日本語） ：大阪府立大学大学院理学系研究科
Affiliation (English) ：Graduate School of Science, Osaka Prefecture UNiversity

１．概要（Summary ）
有機ラジカル磁性体は、スピン‐軌道相互作用の小さい理想的なハイゼンベルグスピン系を形成するため、その量子磁気状態に興味が持たれている。有機結晶は温度低下に伴う格子収縮率が大きいため、低温磁性の理解には低温構造を明らかにすることが重要である。本研究は、有機ラジカル磁性体の多次元ネットワーク形成と分子間磁気相互作用を理解するために、低温構造解析を行い、低温磁気状態を考察した。また単結晶電子スピン共鳴から、磁気相互作用を考察した

２．実験（Experimental）
大阪府立大学において合成した有機ラジカル結晶について、微小結晶用単結晶X線回折装置Rigaku社 MERCURY CCD-3を用いて、低温構造解析を行った。結晶をガラスキャピラリーに接着剤でマウントし25 Kまで冷却した。電子スピン共鳴装置/Bruker社 E500を用いてXバンドで3 Kまでの測定を行った。

３．結果と考察（Results and Discussion）
ニトロキシド系およびフェルダジル系有機ラジカル結晶の低温構造解析を多数行ったが、ここでは、3-(2-chloro-3,6-difluorophenyl)-1,5-diphenyl verdazylについて述べる。室温および25 Kにおいて単結晶構造解析を行った。空間群P21/nに属し、フェルダジル平面と3位に置換されたハロゲノフェニル基との間の二面角は63度と大きくねじれていた。結晶構造に基づく分子軌道計算から、スピン密度の分子内分布は、フェルダジル環に約66 %, 1位および5位のフェル基にそれぞれ約16 %分布するのに対し、大きくねじれた3位のハロゲノフェニル上には約2 %の分布と予想された。結晶中の分子間配置は、1位、5位のフェニル基が絡む2種類の分子間接近が観測され、これにより二次元蜂の巣格子の形成が示唆された。磁化率の温度依存性および比熱の温度依存性を、二次元蜂の巣格子モデルで理解した。

４．その他・特記事項（Others）
機器利用にあたり分子科学研究所 岡野芳則氏、藤原基靖氏の支援を受けた。本研究は科学研究費補助金　基盤研究(B）15H03695の援助を受けた。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) T. Okabe, H. Yamaguchi, S. Kittaka, T. Sakakibara, T. Ono, Y. Hosokoshi, Phys. Rev. B, vol.95 (2017) 075120/1-6.
(2) R. Otsuka, K. Okuda, N. Amaya, H. Yamaguchi, T. Ono, H. Nojiri, Y. Hosokoshi, 15th International conference on molecule-based magnet, 平成28年9月5日.
(3) N. Amaya, Y. Oku, H. Yamaguchi, T. Ono, A. Matsuo, K. Kindo, H. Nojiri, Y. Hosokoshi, 15th International conference on molecule-based magnet, 平成28年9月6日.
(4) K. Okuda, K. Kikuchi, N. Amaya, H. Yamaguchi, T. Ono, H. Nojiri, Y. Hosokoshi, 15th International conference on molecule-based magnet, 平成28年9月7日.
(5) 岡部俊輝, 山口博則, 小野俊雄, 細越裕子, 日本物理学会 2016年秋季大会, 平成28年9月13日.
(6) 為国雄介, 山口博則, 岩崎義己, 小野俊雄, 細越裕子, 日本物理学会 2016年秋季大会, 平成28年9月13日.
(7) 大塚怜, 奥田恭平, 天谷直樹, 山口博則, 小野俊雄, 細越裕子, 日本物理学会 2016年秋季大会, 平成28年9月13日.
(8) 為国雄介, 山口博則, 小野俊雄, 細越裕子, 日本物理学会　第72回年次大会, 平成29年3月17日.
(9) 大塚怜, 奥田恭平, 菊池健太郎, 天谷直樹, 山口博則, 小野俊雄, 野尻裕之, 細越裕子, 日本物理学会　第72回年次大会, 平成29年3月17日.

６．関連特許（Patent）
なし