環状ニトロキシドラジカルを用いた希土類錯体における分子内交換相互作用の研究

摘要

[序論]単分子磁石(SMM)は分子1つが磁石のように振る舞う物質であり、高密度磁気記憶デバイスなどへの応用が期待されている。特に近年では中心金属として大きな磁気異方性、磁気モーメントを持つ希土類金属(RE)を用いたSMMの研究が注目されている。[目的] 本研究ではより優れたSMMを作るために分子構造の分子内交換相互作用との相関図を作ることを目的とした。そのため、相互作用の解析を容易に行うことができるRE/Rad = 1/1(Rad: ラジカル)錯体の合成を目指した。またラジカルの立体効果を利用して構造の制御も目指した。[結果] ニトロキシドラジカルであるMeOTEMPOとTEMPOを用いたRE/Rad = 1/1錯体、Gd-MeOTEMPOとGd-TEMPO1を合成し、磁化率測定を行った。その結果からGd-Rad間相互作用の値を求めたところGd-MeOTEMPOでは2JGd-Rad/kB＝－26.3(4) K、Gd-TEMPO1では2JGd-Rad/kB＝－3.5(1) Kとなった。この2つの錯体について構造を比較したところGd-O-N結合角と交換相互作用との間に相関がみられた。これは従来のキレート錯体のねじれ角の議論とは異なる新規の相関の提案である。さらに、有機ラジカルTMIOやTMAOを用いた錯体の合成も行った。TMAOについては新規に提案した選択的合成法によりRE/Radの比が1/1と1/2のいずれの錯体合成できた。また、これらの錯体のSMM性能についても評価を進めた。