東北大学多元物質科学研究所の那波和宏准教授、国立台北科技大学のNorman Lu教授および東京大学物性研究所・東北大学多元物質科学研究所の佐藤卓教授の国際共同研究グループは、フッ素化ピンサー型配位子をもつ銅（II）錯体において、水分子の配向秩序化によって反強磁性的な磁気モーメントの対が形成されることを明らかにしました。室温では、錯体分子は水素結合によって一様な鎖を形成しています。しかし温度を下げると、銅イオンに配位した水分子の向きがそろい、隣り合う銅イオン間の結合環境が交互に異なる構造へ変化します。その結果、磁気相互作用にも強弱が生じ、反強磁性的な磁気モーメントの対が形成されることにより説明されました。

図1．反強磁性的な磁気モーメントの対が形成される様子を表したイメージ図。赤い矢印はCu²⁺イオンにおける磁気モーメント、橙色の線は水素結合を介した磁気相互作用を模式的に示しています。

本成果は、共有結合で直接つながっていない分子間でも、水素結合と水分子の配向を利用して磁気相互作用を制御できることを示すものです。分子配列やフッ素化の程度を化学的に調整することで、構造と磁性の関係を系統的に研究する新たな分子磁性材料の設計指針につながると期待されます。

本研究成果は、2026年9月11日付けで、無機化学分野の専門誌Inorganic Chemistry に掲載されました。

発表論文

• タイトル：Formation of antiferromagnetic spin dimer induced by orientation ordering of water molecule in fluorinated pincered Cu(II) complexes
• 著者：Kazuhiro Nawa*, Dongge Zheng, Katsuki Kinjo, Chun-Wai Tsang, Pin-Xiang Zeng, Gurumallappa Gurumallappa, Norman Lu*, Taku J. Sato
  責任著者：東北大学多元物質科学研究所　准教授　那波 和宏、国立台北科技大学　教授　Norman Lu
• 掲載誌：Inorganic Chemistry
• DOI：10.1021/acs.inorgchem.6c01062

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• 東京大学物性研究所　佐藤研究室