研究成果

酸素ガスの吸脱着により磁石のON-OFF制御に初成功 -酸素分子の電子スピンを見分ける多孔性磁石-


2019年01月17日


     北川進 高等研究院物質―細胞統合システム拠点(iCeMS=アイセムス)拠点長、高坂亘 東北大学助教、宮坂等 同教授、堀彰宏 名古屋大学助教、松田亮太郎 同教授らの研究グループは、酸素ガスを吸脱着させることで、磁化のON-OFFが可能な新たな多孔性分子磁石の開発に成功しました。

     本研究により開発された分子磁石は層状構造になっており、その層の間にガスなどの小分子を出し入れできるのが特徴で、分子性多孔性材料の一種でもあります。本研究では、この磁石分子に酸素が吸着すると磁化が消失、酸素を取り除くと回復することを確認し、酸素吸脱着による磁化のON-OFFスイッチが可能であることを証明しました。

     本現象は、磁石の性質を持つ酸素分子が磁石層間に吸着されることで層間の磁気相互作用を媒介し、新たな磁気秩序(反強磁性磁気秩序)が誘起されて生じたものです。すなわち、本材料は酸素の持つ電子スピンを感知できる新しい多孔性磁石です。吸着酸素の持つ電子スピンを利用した材料物性の制御はこれまでに例がなく、新しい磁気秩序機構に基づく分子デバイス創製など、イノベーション創出の鍵になると期待されます。

     本研究成果は、2018年12月21日に、国際学術誌「Nature Communications」のオンライン版に掲載されました。

     

    図:何も吸着していない、または窒素が吸着されると磁石の性質を保つ。磁石の性質を持つ酸素が吸着すると磁石の性質を失う。

    詳しい研究内容について

    書誌情報

    【DOI】https://doi.org/10.1038/s41467-018-07889-1

    【KURENAIアクセスURL】http://hdl.handle.net/2433/236044

    Wataru Kosaka, Zhaoyuan Liu, Jun Zhang, Yohei Sato, Akihiro Hori, Ryotaro Matsuda, Susumu Kitagawa & Hitoshi Miyasaka (2019). Gas-responsive porous magnet distinguishes the electron spin of molecular oxygen. Nature Communications, 9:5420.


    酸素ガスの吸脱着により磁石のON-OFF制御に初成功 -酸素分子の電子スピンを見分ける多孔性磁石-
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