課題番号 ：S-19-MS-1078
利用形態 ：施設利用
利用課題名（日本語） ：複核金属内包フラーレンアニオンのスピン状態の解明
Program Title (English) ：Study of spin states of di-metallofullerene anions
利用者名（日本語） ：髙井良也，吉田俊，兒玉健
Username (English) ：R. Takai, S. Yoshida, T. Kodama
所属名（日本語） ：首都大学東京大学院理学研究科
Affiliation (English) ：Department of Chemistry, Tokyo Metropolitan University

１．概要（Summary ）
　本研究では，金属原子を2個内包した複核金属内包フラーレンアニオンのスピン状態を解明することを目的とした。対象は大きく分けて二つあった。
　一つ目は，Dy2@Cn(n = 78 or 80)アニオンである。直流SQUID測定を首都大で行った結果，単分子磁石的挙動を示すことが分かっていた。分子研では直流SQUID測定では得られない短い緩和時間領域についての情報を得るため，交流SQUID測定を行い，より広い温度領域での緩和の情報を得ることができた。コヒーレンス時間の情報を得ることを目的として，パルスESR測定も行ったが，シグナルは得られなかった。
　二つ目は，Sc2C80アニオンである。こちらについては２種類の異性体が存在し，極低温におけるESR測定を行い，シミュレーションを行った。その結果，詳細なパラメータを得ることができた。

２．実験（Experimental）
　測定試料（Dy内包フラーレン，Sc内包フラーレン）は首都大学東京において生成・単離し，SQUID測定とESR測定を分子研において行った。
　SQUID測定：Quantum Design MPMS-XL7
　ESR測定　：Bruker E680, E500, EMX Plus

３．結果と考察（Results and Discussion）
　Dy2@C80アニオンの31 Kにおける磁化の虚数成分の周波数依存性を図１に示す。実線は単緩和を仮定したフィッティング曲線である。26 Kから32 Kの範囲で温度変化測定を行い，得られた緩和時間についてアレニウスプロットを行うことで，活性化エネルギー(Ea)が約600 Kであることが分かった。Dy2@C78アニオンについても同様の測定を行ったところ，Eaが約180 Kであることが分かり，ケージ構造によってEaに大きな違いが生じることが明らかとなった。
　Sc2C80アニオンの異性体1の10 KにおけるQ-band ESEFSスペクトルを図２に示す。二つのSc核（I=7/2）による大きな15本の超微細構造分裂が見える。シミュレーションの再現性もおおむね良好である。異性体2についても同様の測定を行い，シミュレーションも行った。
得られたパラメータの解釈が今後の課題である。

４．その他・特記事項（Others）
　本研究の実験の実施にあたって，分子科学研究所機器センターの藤原基靖さん，新潟大学の古川貢先生に
大変お世話になりました。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) 髙井良也, 東中隆二, 青木勇二, 菊地耕一,
阿知波洋次, 兒玉健, 第58回フラーレン・
ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム,
2020年3月.
(2) 吉田俊, 古川貢, 菊地耕一, 阿知波洋次, 兒玉健,
第58回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン
総合シンポジウム, 2020年3月.

６．関連特許（Patent）
なし。