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フェルダジルラジカルから成る新規電荷移動錯体の低温物性
大阪府立大学 大学院 理学系研究科 物理科学専攻 為国雄介
イントロダクション
本研究は、未解明の事象が多く残されている低次元量子スピン系の解明を目指した実験的アプローチである。有機磁性体
は低次元磁気モデルを構築するにあたって有用であるが、研究の歴史が浅く、分子骨格と磁気モデル形成の関係について
知見を深める必要がある。今回は有機磁性体の一つであるフェルダジルラジカルを用いた電荷移動錯体をテーマとしている。
=e-
電子の自転運動よって磁気モーメントが発生する
⇒この磁気モーメントをスピンと呼ぶ
その性質から微小な磁石
とみなすことができる
スピン同士は互いに影響(相互作用)しあう
互いに同じ方向を向く(強磁性相互作用)
互いに真逆の方向を向く(反強磁性相互作用)
スピン
磁性とは
スピンと相互作用によって描かれる幾何学図形
=磁気モデル
有機磁性体
 有機物からなり不対電子を持つ分子
 設計性が高い
 低次元磁気モデルを構築しやすい
N
N
N
N
R2 R2
R3
R1
フェルダジルラジカル
有機磁性体の1つ
比較的安定でスピン密度が広く分布する
ため多様な磁気モデルを構成する
フェルダジルラジカル系電荷移動錯体
フェルダジルラジカル
電荷移動錯体
磁気相互作用の設計性
◆クーロン力の磁気相関制御
◆電気伝導性の導入
N
N N
N
N
CH3
+ -
?
研究物質 [p-MePyV]+[TCNQ]-・(CH3)2CO
b
a
結晶構造
N
N N
N
N
CH3
NC CN
CNNC
+分子構造
J3 (AF)
J2 (AF)
J1 (AF)
J4(FM)
磁気モデル
B=0.5T
• 100K付近にブロードピーク
• 強い反強磁性相関
1.5x10
-3
1.0
0.5
0.0
M(emu/mol)
300250200150100500
Temperature (K)
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
T(emuK/mol)
T
M
TM
磁化測定
抵抗率測定
• 半導体的な振る舞い
• アレニウスプロット
→活性化エネルギー約0.2 eV
19.5
19.0
18.5
18.0
17.5
17.0
16.5
lncm)
5.0x10
-3
4.54.03.53.0
T
-1
(K
-1
)
350x10
6
300
250
200
150
100
50
cm)
300280260240220200
Temperature (K)
フェルダジルの対と
なるアニオン
・ab面に正方格子を形成
・FM, AFの組み合わせ
によるフラストレーション
これまでの研究成果
• 報告例の少ない
正方格子フラストレーション系を実現
• 0.2eVの活性化エネルギーを持つ半導体
今後の展望
• カチオン化の際の修飾基、修飾位置と
アニオンの種類を変更
• さらなる電導性の発現を狙う
まとめ

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研究概要

  • 1. フェルダジルラジカルから成る新規電荷移動錯体の低温物性 大阪府立大学 大学院 理学系研究科 物理科学専攻 為国雄介 イントロダクション 本研究は、未解明の事象が多く残されている低次元量子スピン系の解明を目指した実験的アプローチである。有機磁性体 は低次元磁気モデルを構築するにあたって有用であるが、研究の歴史が浅く、分子骨格と磁気モデル形成の関係について 知見を深める必要がある。今回は有機磁性体の一つであるフェルダジルラジカルを用いた電荷移動錯体をテーマとしている。 =e- 電子の自転運動よって磁気モーメントが発生する ⇒この磁気モーメントをスピンと呼ぶ その性質から微小な磁石 とみなすことができる スピン同士は互いに影響(相互作用)しあう 互いに同じ方向を向く(強磁性相互作用) 互いに真逆の方向を向く(反強磁性相互作用) スピン 磁性とは スピンと相互作用によって描かれる幾何学図形 =磁気モデル 有機磁性体  有機物からなり不対電子を持つ分子  設計性が高い  低次元磁気モデルを構築しやすい N N N N R2 R2 R3 R1 フェルダジルラジカル 有機磁性体の1つ 比較的安定でスピン密度が広く分布する ため多様な磁気モデルを構成する フェルダジルラジカル系電荷移動錯体 フェルダジルラジカル 電荷移動錯体 磁気相互作用の設計性 ◆クーロン力の磁気相関制御 ◆電気伝導性の導入 N N N N N CH3 + - ? 研究物質 [p-MePyV]+[TCNQ]-・(CH3)2CO b a 結晶構造 N N N N N CH3 NC CN CNNC +分子構造 J3 (AF) J2 (AF) J1 (AF) J4(FM) 磁気モデル B=0.5T • 100K付近にブロードピーク • 強い反強磁性相関 1.5x10 -3 1.0 0.5 0.0 M(emu/mol) 300250200150100500 Temperature (K) 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 T(emuK/mol) T M TM 磁化測定 抵抗率測定 • 半導体的な振る舞い • アレニウスプロット →活性化エネルギー約0.2 eV 19.5 19.0 18.5 18.0 17.5 17.0 16.5 lncm) 5.0x10 -3 4.54.03.53.0 T -1 (K -1 ) 350x10 6 300 250 200 150 100 50 cm) 300280260240220200 Temperature (K) フェルダジルの対と なるアニオン ・ab面に正方格子を形成 ・FM, AFの組み合わせ によるフラストレーション これまでの研究成果 • 報告例の少ない 正方格子フラストレーション系を実現 • 0.2eVの活性化エネルギーを持つ半導体 今後の展望 • カチオン化の際の修飾基、修飾位置と アニオンの種類を変更 • さらなる電導性の発現を狙う まとめ