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(Rh)の複核錯体で連結し、-Rh-Rh-Pt-Ni-Pt-と一次元状に伸長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結合^（注2）で連なり、バンド構造^(注3)を形成するにも関わらず、Niに不対電子^(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 Å(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。この一次元伸長化法は、周期表中の様々な種類の金属を選び並べられる可能性があり、強磁性化、単一次元鎖磁石、伝導電子と磁性電子が織りなす強相関電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。

発表のポイント

• ロジウム(Rh)、白金(Pt)、ニッケル（Ni）の3種類の金属が、直接の金属結合で-Rh-Rh-Pt-Ni-Pt-と並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Niは不対電子を2個もち、隣接のNi中の不対電子と反強磁性的相互作用することを明らかにした。
• 金属結合を介した磁気的相互作用は、長距離でも強いことを証明した。

詳しい研究内容について

3種類の金属が並んだ常磁性一次元化合物の合成に成功
　　長い距離でも、強い磁気的相互作用を示す

論文情報

• 雑誌名：Angewandte Chemie International Edition
• 論文名：Antiferromagnetic Interactions through the Thirteen Å Metal-Metal Distances in Heterometallic One-dimensional Chains
• 著　者：Kazuhiro Uemura, Tomonori Adachi, Atsushi Takamori, Michiyuki Yoshida
• DOI： 10.1002/anie.202408415

用語解説

• 注1) 金属錯体：
  金属原子に有機物が結合（配位）した、有機-無機複合分子のこと。有機物は、炭素、窒素、水素等からなる物質で、無機物は、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、金属錯体は双方の性質を併せもった化合物といえる。
• 注2) 金属結合：
  金属原子と金属原子との間にできる化学結合のこと。銅や鉄といった金属の塊も、3次元的に金属結合で組みあがった固体である。2粒の原子があれば金属結合は可能で、原子間に電子を共有して結合を形成する。
• 注3) バンド構造：
  固体中の電子がとりえるエネルギー準位の集まりで、原子間の相互作用により、電子のエネルギー準位が結晶中で連続的なエネルギーバンドとなる構造のこと。導電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態によって決まる。
• 注4) 不対電子：
  化学物質や分子内でペアを組まずに単独で存在する電子のことで、物質は化学反応や物性の面で特定の性質を示す。不対電子はスピンにより磁気モーメントを示し、不対電子をもつ分子は磁性を示すことがある。
• 注5) 反強磁性的相互作用：
  物質内の不対電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。この相互作用が強いほど、高温でも反強磁性体となりえる。逆に並行となる相互作用は強磁性的相互作用である。