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研究?採択情报

3种类の金属が并んだ常磁性一次元化合物の合成に成功 长い距离でも、强い磁気的相互作用を示す

 岐阜大学工学部 植村一広准教授、自然科学技術研究科 修士課程(令和6年)修了生 安達友教さん、工学研究科 博士後期課程(令和5年)修了生 高森敦志さん、岐阜大学工学部 吉田道之助教は、白金(Pt)とニッケル(Ni)がPt-Ni-Ptと並んだ金属錯体(注1)を、ロジウム(搁丑)の复核错体で连结し、-搁丑-搁丑-笔迟-狈颈-笔迟-と一次元状に伸长化させることに成功しました。それぞれの金属イオンは直接の金属结合(注2)で连なり、バンド构造(注3)を形成するにも関わらず、狈颈に不対电子(注4)が2個存在した常磁性であり、これらの不対電子は、-Pt-Rh-Rh-Pt-の13 ?(オングストローム)の距離で、強く反強磁性的相互作用(注5)することを明らかにしました。この一次元伸长化法は、周期表中の様々な种类の金属を选び并べられる可能性があり、强磁性化、単一次元锁磁石、伝导电子と磁性电子が织りなす强相関电子系への発展が期待されます。
 本研究成果は、2024年8月11日にAngewandte Chemie International Edition誌のオンライン版で正式に発表されました。

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図1. 緑色で記したNi付近の磁気が互いに逆向きになったことを表している図.
研究成果を抽象的に、逆方向に向いた方位磁石のCG (Computer Graphics)で表現しました(図1)。
CGは本研究内容とイメージ案を元に、サイエンス?グラフィックス株式会社 辻野貴志氏によって制作されました。

発表のポイント

  • ロジウム(搁丑)、白金(笔迟)、ニッケル(狈颈)の3种类の金属が、直接の金属结合で-搁丑-搁丑-笔迟-狈颈-笔迟-と并んだ一次元化合物の合成に成功した。
  • 得られた一次元化合物の狈颈は不対电子を2个もち、隣接の狈颈中の不対电子と反强磁性的相互作用することを明らかにした。
  • 金属结合を介した磁気的相互作用は、长距离でも强いことを証明した。

详しい研究内容について

3种类の金属が并んだ常磁性一次元化合物の合成に成功 长い距离でも、强い磁気的相互作用を示す

 本研究は、一般財団法人日本産業科学研究所と公益財団法人池谷科学技術振興財団の支援を受けて行われた。また、実験の一部および分子軌道計算は、日本学術振興会 科学研究費 基盤研究C(課題番号 21K05098)および自然科学研究機構 計算科学研究センター(課題番号 23-IMS-C182)の支援を受け実施された。本研究の一部は、文部科学省「マテリアル先端リサーチインフラ」事業(課題番号 JPMXP1223MS1031)の支援を受け自然科学研究機構 分子科学研究所で実施された。

论文情报

  • 雑誌名:Angewandte Chemie International Edition
  • 论文名:Antiferromagnetic Interactions through the Thirteen ? Metal-Metal Distances in Heterometallic One-dimensional Chains
  • 着 者:Kazuhiro Uemura, Tomonori Adachi, Atsushi Takamori, Michiyuki Yoshida
  • 顿翱滨:

用语解説

  • 注1) 金属错体:
    金属原子に有机物が结合(配位)した、有机-无机复合分子のこと。有机物は、炭素、窒素、水素等からなる物质で、无机物は、それ以外の元素からなる、セラミックスや金属酸化物であり、金属错体は双方の性质を併せもった化合物といえる。
  • 注2) 金属结合:
    金属原子と金属原子との间にできる化学结合のこと。铜や鉄といった金属の块も、3次元的に金属结合で组みあがった固体である。2粒の原子があれば金属结合は可能で、原子间に电子を共有して结合を形成する。
  • 注3) バンド构造:
    固体中の电子がとりえるエネルギー準位の集まりで、原子间の相互作用により、电子のエネルギー準位が结晶中で连続的なエネルギーバンドとなる构造のこと。导电性や絶縁体性などの物性は、このエネルギーバンドの形状や充填状态によって决まる。
  • 注4) 不対电子:
    化学物质や分子内でペアを组まずに単独で存在する电子のことで、物质は化学反応や物性の面で特定の性质を示す。不対电子はスピンにより磁気モーメントを示し、不対电子をもつ分子は磁性を示すことがある。
  • 注5) 反强磁性的相互作用:
    物质内の不対电子の磁気モーメントが、隣接のものと反平行になる相互作用のことである。この相互作用が强いほど、高温でも反强磁性体となりえる。逆に并行となる相互作用は强磁性的相互作用である。