課題番号 ：S-19-MS-1011
利用形態 ：施設利用
利用課題名（日本語） ：非共有結合性相互作用を用いた金属錯体の配位構造制御と磁気的性質
Program Title (English) ：Geometric Control and Magnetic Properties of Transition-metal Complexes with Noncovalent Interactions
利用者名（日本語） ：三橋了爾1)
Username (English) ：R. Mitsuhashi1)
所属名（日本語） ：1) 金沢大学国際基幹教育院
Affiliation (English) ：1) Institute of Liberal Arts and Science, Kanazawa University

１．概要（Summary ）
一次元鎖状水素結合ネットワークを形成する4配位Co(II)単イオン磁石を合成し、その静的および動的な磁性を明らかにした。外部直流磁場なしでは、磁化の量子トンネリングが観測されたが、部分的にZn(II)イオンをドープすることで効果的に磁化の量子トンネリングが抑制されることがわかった。
２．実験（Experimental）
SQUID型磁化測定装置MPMS-7(Quantum Design)を用いてCo(II)錯体について磁化率の温度依存性(1.9-300 K)と磁化の磁場依存性(0-50 kOe)を測定した。また、MPMS-XL7(Quantum Design)を用いてゼロ磁場で交流磁化率(1-1500 Hz)を測定した。
３．結果と考察（Results and Discussion）
これまでに、我々は4配位Co(II)錯体によって一次元鎖状ネットワークを形成することで、分子間の磁気的摂動によって、外部から直流磁場の印加なしで遅い磁気緩和挙動が観測されることを明らかにした。本研究では、一次元鎖状構造内の隣接する2つの分子との距離が結晶学的に等価な錯体を合成し、その磁気的性質を明らかにした。今回合成したCo(II)錯体の交流磁化率測定の結果、外部直流磁場なしで単イオン磁石の特徴である遅い磁気緩和挙動が観測された。しかし、5 K以下の低温領域では緩和時間に温度依存性が見られなかったことから、部分的に磁化の量子トンネリングが発現していると考えられる。この量子トンネリングは一次元鎖状ネットワーク内で隣接分子間の磁気的摂動が相殺されることで発現したと考えられる。そこで、鎖内のCo···Co距離を非等価にするために、Co(II)イオンと同系の結晶を形成する性質をもつ非磁性のZn(II)イオンのドーピングを行った。得られた試料の粉末X線回折測定およびICP-AES測定により、その結晶構造、Co/Zn含有比を確認した。Co占有率が約70%の試料の交流磁化率測定を行った結果、5 K以下の低温領域においても温度依存性が確認され、ドーピング前の試料の外部磁場存在下での緩和挙動と一致した。このことから、部分的な非磁性金属イオンのドーピングにより磁化の量子トンネリングが効果的に抑制されることが明らかになった。
４．その他・特記事項（Others）
本研究を行うにあたって技術支援を賜りました分子化学研究所機器センターの技術職員の皆様に厚く御礼申し上げます。
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) R. Mitsuhashi, M. Mikuriya, X-ray Struct. Anal. Online, 35, 15–16.
(2) R. Mitsuhashi, M. Mikuriya, X-ray Struct. Anal. Online, 35, 37–38.
(3) 三橋了爾, 細谷聡，鈴木孝義，砂月幸成，崎山博史，御厨正博, 第17回ホスト-ゲスト超分子化学シンポジウム, 令和1年5月18日.
(4) R. Mitsuhashi, S. Hosoya, T. Suzuki, Y. Sunatsuki, H. Sakiyama, M. Mikuriya, 錯体化学会第69回討論会, 令和1年9月21日.
(5) R. Mitsuhashi, S. Hosoya, T. Suzuki, Y. Sunatsuki, M. Mikuriya, 日本化学会第100春季年会, 令和2年3月23日.

６．関連特許（Patent）
なし