JP2001031695A - 多層サンドイッチ錯体及びその製造方法 - Google Patents
多層サンドイッチ錯体及びその製造方法Info
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- JP2001031695A JP2001031695A JP11205625A JP20562599A JP2001031695A JP 2001031695 A JP2001031695 A JP 2001031695A JP 11205625 A JP11205625 A JP 11205625A JP 20562599 A JP20562599 A JP 20562599A JP 2001031695 A JP2001031695 A JP 2001031695A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多層サンドイッチ錯体及びその製造方法に関
し、あらゆる金属原子と有機配位子との組合せの多層サ
インドイッチ一次元錯体の生成を可能にする。 【解決手段】 単層の有機金属錯体と接着金属原子と
を、交互に連結して多層サインドイッチ一次元錯体を構
成する。
し、あらゆる金属原子と有機配位子との組合せの多層サ
インドイッチ一次元錯体の生成を可能にする。 【解決手段】 単層の有機金属錯体と接着金属原子と
を、交互に連結して多層サインドイッチ一次元錯体を構
成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は多層サンドイッチ錯
体及びその製造方法に関し、特に、単層の有機金属錯体
と接着金属原子とが交互に連結した一次元の規則的配列
性を有する新規な多層サンドイッチ錯体及びその製造方
法に関するものである。
体及びその製造方法に関し、特に、単層の有機金属錯体
と接着金属原子とが交互に連結した一次元の規則的配列
性を有する新規な多層サンドイッチ錯体及びその製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、有機金属錯体は、伝導性高分
子や有機反応の触媒試薬などに高い有用性を示している
が、有機金属錯体の多層サンドイッチ化は、金属原子の
機能を複合的に錯体内で活性化させる点で、極めて注目
されている。特に、多層有機金属錯体の低次元化とその
規則的配列は、触媒機能、光応答機能或いは磁性等の特
性において特異性を持つと予想され、新たな素材や化学
物質の供給源になると考えられている。
子や有機反応の触媒試薬などに高い有用性を示している
が、有機金属錯体の多層サンドイッチ化は、金属原子の
機能を複合的に錯体内で活性化させる点で、極めて注目
されている。特に、多層有機金属錯体の低次元化とその
規則的配列は、触媒機能、光応答機能或いは磁性等の特
性において特異性を持つと予想され、新たな素材や化学
物質の供給源になると考えられている。
【０００３】例えば、ｄ8 金属のジオキシム錯体を垂直
配向させて一次元構造とすることによって、隣接する分
子間で錯体を構成する中心金属の電子軌道が大きく重な
り合い、それによって電子が非局在化した一次元電子系
が構成されて、極めて優れた三次非線形光学特性を示す
ことが知られている（必要ならば、Ｔ．Ｋａｍａｔａｅ
ｔ ａｌ．，Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏ
ｌ．２２１，ｐ．１９４，１９９４参照）。
配向させて一次元構造とすることによって、隣接する分
子間で錯体を構成する中心金属の電子軌道が大きく重な
り合い、それによって電子が非局在化した一次元電子系
が構成されて、極めて優れた三次非線形光学特性を示す
ことが知られている（必要ならば、Ｔ．Ｋａｍａｔａｅ
ｔ ａｌ．，Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏ
ｌ．２２１，ｐ．１９４，１９９４参照）。
【０００４】この様な従来の多層化された低次元有機金
属の錯体を合成するためは、溶液中での配位子の置換反
応等の合成法が主流であり、気相による合成法はあまり
注目されていなかった。しかし、溶液中での錯体合成で
は、金属原子のスピン状態の制約から生成物が安定して
反応が停止してしまうために反応性が乏しく、また、溶
媒分子との反応によって目的とする生成物が得られない
という問題がある。
属の錯体を合成するためは、溶液中での配位子の置換反
応等の合成法が主流であり、気相による合成法はあまり
注目されていなかった。しかし、溶液中での錯体合成で
は、金属原子のスピン状態の制約から生成物が安定して
反応が停止してしまうために反応性が乏しく、また、溶
媒分子との反応によって目的とする生成物が得られない
という問題がある。
【０００５】また、この様な置換反応によって合成する
場合、限られた選択肢の有機配位分子の中から選択して
置換することによって生成されており、中心金属となる
金属原子と有機配位子の組合せは限られたものであっ
た。
場合、限られた選択肢の有機配位分子の中から選択して
置換することによって生成されており、中心金属となる
金属原子と有機配位子の組合せは限られたものであっ
た。
【０００６】近年、本発明者等は、この様な溶媒を用い
た合成法の問題を解決するために、レーザ蒸着法を用い
た気相反応により多層サンドイッチ錯体を合成すること
に成功したので以下に説明する（必要ならば、Ｔｈｅ
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉ
ｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．９９，Ｎｏ．１０，ｐｐ．３０５３
−３０５５，１９９５参照）。
た合成法の問題を解決するために、レーザ蒸着法を用い
た気相反応により多層サンドイッチ錯体を合成すること
に成功したので以下に説明する（必要ならば、Ｔｈｅ
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉ
ｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．９９，Ｎｏ．１０，ｐｐ．３０５３
−３０５５，１９９５参照）。
【０００７】まず、Ｖ（バナジウム）ターゲットにＮｄ
+3−ＹＡＧレーザの二次高調波を照射して高温のＶ原子
を発生させたのち、１０気圧程度のパルス状高圧Ｈｅガ
スで室温まで冷却し、次いで、このパルス状高圧Ｈｅガ
スによってＶ原子を開管反応室へ搬送するとともに、こ
れと同期するようにＨｅガスによって希釈されたベンゼ
ン（ｂｅｎｚｅｎｅ）蒸気を注入する。そして、６．４
２ｅＶに対応する波長のＡｒＦエキシマレーザを照射し
てイオン化することによって、多層サンドイッチ状クラ
スタ〔Ｖn （ｂｅｎｚｅｎｅ） m ：但し、ｍ＝ｎ−１，
ｎ，ｎ＋１〕が生成される。例えば、Ｖ2 （ｂｅｎｚｅ
ｎｅ）3 からＶ5 （ｂｅｎｚｅｎｅ）6 或いはＶ6（ｂ
ｅｎｚｅｎｅ）5 までの各種の安定な生成物が得られ
た。
+3−ＹＡＧレーザの二次高調波を照射して高温のＶ原子
を発生させたのち、１０気圧程度のパルス状高圧Ｈｅガ
スで室温まで冷却し、次いで、このパルス状高圧Ｈｅガ
スによってＶ原子を開管反応室へ搬送するとともに、こ
れと同期するようにＨｅガスによって希釈されたベンゼ
ン（ｂｅｎｚｅｎｅ）蒸気を注入する。そして、６．４
２ｅＶに対応する波長のＡｒＦエキシマレーザを照射し
てイオン化することによって、多層サンドイッチ状クラ
スタ〔Ｖn （ｂｅｎｚｅｎｅ） m ：但し、ｍ＝ｎ−１，
ｎ，ｎ＋１〕が生成される。例えば、Ｖ2 （ｂｅｎｚｅ
ｎｅ）3 からＶ5 （ｂｅｎｚｅｎｅ）6 或いはＶ6（ｂ
ｅｎｚｅｎｅ）5 までの各種の安定な生成物が得られ
た。
【０００８】この様な、一次元に配列された有機金属錯
体は、一次元導電性を有しており、この電気伝導の方向
と格子運動の方向が厳密に一致するので、高温超伝導性
が期待されるものである。
体は、一次元導電性を有しており、この電気伝導の方向
と格子運動の方向が厳密に一致するので、高温超伝導性
が期待されるものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のよう
に、気相合成によって多層サンドイッチ錯体を生成する
ことはできるものの、金属原子と有機化合物蒸気との反
応で金属錯体を合成する反応であるので、多層化の程度
には限界があるものと考えられる。また、有機化合物蒸
気からの有機配位子の生成では、有機分子ラジカルの配
位子への利用が不可能であるという問題がある。
に、気相合成によって多層サンドイッチ錯体を生成する
ことはできるものの、金属原子と有機化合物蒸気との反
応で金属錯体を合成する反応であるので、多層化の程度
には限界があるものと考えられる。また、有機化合物蒸
気からの有機配位子の生成では、有機分子ラジカルの配
位子への利用が不可能であるという問題がある。
【００１０】また、中心金属となる金属原子も、ターゲ
ットを単一金属とすると金属元素の種類が単一になり、
一方、ターゲットとして合金を用いた場合には、金属元
素は複数種になるものの、その配列はランダムになるの
で生成物の組成を制御することが困難になるものと考え
られる。
ットを単一金属とすると金属元素の種類が単一になり、
一方、ターゲットとして合金を用いた場合には、金属元
素は複数種になるものの、その配列はランダムになるの
で生成物の組成を制御することが困難になるものと考え
られる。
【００１１】したがって、本発明は、あらゆる金属原子
と有機配位子との組合せの多層サインドイッチ一次元錯
体の生成を可能にすることを目的とする。
と有機配位子との組合せの多層サインドイッチ一次元錯
体の生成を可能にすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。なお、図は、多
層サンドイッチ錯体の構造図である。 図１参照 （１）本発明は、多層サンドイッチ錯体において、単層
の有機金属錯体１と接着金属原子４とが、交互に連結し
て多層サインドイッチ一次元錯体を構成していることを
特徴とする。
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。なお、図は、多
層サンドイッチ錯体の構造図である。 図１参照 （１）本発明は、多層サンドイッチ錯体において、単層
の有機金属錯体１と接着金属原子４とが、交互に連結し
て多層サインドイッチ一次元錯体を構成していることを
特徴とする。
【００１３】この様に、単層の有機金属錯体１と接着金
属原子４とによって多層サインドイッチ一次元錯体を構
成しているので、単層の有機金属錯体１の種類及び接着
金属原子４の種類を選択することによって、置換反応に
よらず任意の金属元素と有機配位子２との組合せの多層
サインドイッチ一次元錯体の生成が可能になる。
属原子４とによって多層サインドイッチ一次元錯体を構
成しているので、単層の有機金属錯体１の種類及び接着
金属原子４の種類を選択することによって、置換反応に
よらず任意の金属元素と有機配位子２との組合せの多層
サインドイッチ一次元錯体の生成が可能になる。
【００１４】（２）また、本発明は、上記（１）におい
て、単層の有機金属錯体１が、それ自体がサンドイッチ
構造を有する有機金属錯体１であることを特徴とする。
て、単層の有機金属錯体１が、それ自体がサンドイッチ
構造を有する有機金属錯体１であることを特徴とする。
【００１５】この様に、有機配位分子ではなく、単層の
有機金属錯体１としてそれ自体がサンドイッチ構造を有
する有機金属錯体１、例えば、フェロセン（Ｆｅ（Ｃ5
Ｈ5）2 ）等を原料として用い、これらの単層の有機金
属錯体１を接着金属原子４によって接着することによっ
て、層数のより多い多層サンドイッチ錯体を得ることが
可能になる。また、サンドイッチ構造を有する有機金属
錯体１の有する通常の特性以外に、一次元配列させたこ
とによる特異性を期待することができる。
有機金属錯体１としてそれ自体がサンドイッチ構造を有
する有機金属錯体１、例えば、フェロセン（Ｆｅ（Ｃ5
Ｈ5）2 ）等を原料として用い、これらの単層の有機金
属錯体１を接着金属原子４によって接着することによっ
て、層数のより多い多層サンドイッチ錯体を得ることが
可能になる。また、サンドイッチ構造を有する有機金属
錯体１の有する通常の特性以外に、一次元配列させたこ
とによる特異性を期待することができる。
【００１６】（３）また、本発明は、上記（２）におい
て、単層の有機金属錯体１を構成する金属原子３と接着
金属原子４とが、異なった金属元素からなることを特徴
とする。
て、単層の有機金属錯体１を構成する金属原子３と接着
金属原子４とが、異なった金属元素からなることを特徴
とする。
【００１７】この様に、単層の有機金属錯体１を構成す
る金属原子３と接着金属原子４とを、異なった金属元素
とすることによって、従来の合成法によっては得られな
い規則正しく交互に配列した２種類の金属元素を用いた
多層サンドイッチ錯体を構成することができ、また、金
属元素の組合せを任意に選択することによって生成物の
特性を制御することが可能になる。
る金属原子３と接着金属原子４とを、異なった金属元素
とすることによって、従来の合成法によっては得られな
い規則正しく交互に配列した２種類の金属元素を用いた
多層サンドイッチ錯体を構成することができ、また、金
属元素の組合せを任意に選択することによって生成物の
特性を制御することが可能になる。
【００１８】（４）また、本発明は、多層サンドイッチ
錯体の製造方法において、単層の有機金属錯体１と接着
金属原子４とを気相で反応させることによって多層サイ
ンドイッチ一次元錯体を合成することを特徴とする。
錯体の製造方法において、単層の有機金属錯体１と接着
金属原子４とを気相で反応させることによって多層サイ
ンドイッチ一次元錯体を合成することを特徴とする。
【００１９】この様に、多層サインドイッチ一次元錯体
を合成する際に、気相反応を利用することによって、溶
媒等の環境因子の影響を受けることがないので、効率的
に多層サインドイッチ一次元錯体を生成することができ
るとともに、反応を抑制する要因が少なくなるので、よ
り一層の多層化が期待できる。
を合成する際に、気相反応を利用することによって、溶
媒等の環境因子の影響を受けることがないので、効率的
に多層サインドイッチ一次元錯体を生成することができ
るとともに、反応を抑制する要因が少なくなるので、よ
り一層の多層化が期待できる。
【００２０】（５）また、本発明は、上記（４）におい
て、単層の有機金属錯体１と接着金属原子４とを別個に
レーザ蒸発させたのち、気相で反応させることを特徴と
する。
て、単層の有機金属錯体１と接着金属原子４とを別個に
レーザ蒸発させたのち、気相で反応させることを特徴と
する。
【００２１】この様に、気相で反応させる場合には、有
機金属錯体１からなるターゲットにレーザ光を照射させ
て有機金属錯体１の蒸気を発生させるとともに、金属タ
ーゲットにも別個にレーザ光を照射して接着金属原子４
を気相中に発生させれば良い。
機金属錯体１からなるターゲットにレーザ光を照射させ
て有機金属錯体１の蒸気を発生させるとともに、金属タ
ーゲットにも別個にレーザ光を照射して接着金属原子４
を気相中に発生させれば良い。
【００２２】（６）また、本発明は、上記（５）におい
て、単層の有機金属錯体１をレーザ蒸発させる際のレー
ザ光のエネルギーを、１パルス当たり試料面上で３００
ｍＪ／ｍｍ2 以下にすることを特徴とする。
て、単層の有機金属錯体１をレーザ蒸発させる際のレー
ザ光のエネルギーを、１パルス当たり試料面上で３００
ｍＪ／ｍｍ2 以下にすることを特徴とする。
【００２３】この様に、単層の有機金属錯体１をレーザ
蒸発させる際のレーザ光のエネルギーを１パルス当たり
試料面上で３００ｍＪ／ｍｍ2 以下にすることによっ
て、有機金属錯体１の光解離を抑制することができ、そ
れによって、所望の生成物を効率良く生成することがで
きる。
蒸発させる際のレーザ光のエネルギーを１パルス当たり
試料面上で３００ｍＪ／ｍｍ2 以下にすることによっ
て、有機金属錯体１の光解離を抑制することができ、そ
れによって、所望の生成物を効率良く生成することがで
きる。
【００２４】
【発明の実施の形態】ここで、図２乃至図４を参照し
て、本発明の実施の形態の多層サンドイッチ錯体の製造
方法を説明する。 図２参照 図２は、本発明の実施の形態に用いる製造装置及び生成
物を同定するための飛行時間型質量分析計の概念的構成
図である。製造装置１０の主要部を構成する反応室は、
蒸気発生部１１と気相反応部１２の二段構成となってお
り、蒸気発生部１１の一端には高圧のＨｅガス１３をパ
ルス状に送り出すためのパルスバルブ１４が設けられて
おり、また、蒸気発生部１１の内部には、金属試料ター
ゲット１５と有機金属錯体ターゲット１６とが別個に収
容されている。この金属試料ターゲット１５に対して
は、第１のＮｄ+ −ＹＡＧレーザ１７が対向するように
配置されており、レンズ１８を介してレーザ光が金属試
料ターゲット１５に照射され、一方、有機金属錯体ター
ゲット１６に対しては、同じく第２のＮｄ+ −ＹＡＧレ
ーザ１９が対向するように配置されており、レンズ２０
を介してレーザ光が有機金属錯体ターゲット１６に照射
されるように構成されている。
て、本発明の実施の形態の多層サンドイッチ錯体の製造
方法を説明する。 図２参照 図２は、本発明の実施の形態に用いる製造装置及び生成
物を同定するための飛行時間型質量分析計の概念的構成
図である。製造装置１０の主要部を構成する反応室は、
蒸気発生部１１と気相反応部１２の二段構成となってお
り、蒸気発生部１１の一端には高圧のＨｅガス１３をパ
ルス状に送り出すためのパルスバルブ１４が設けられて
おり、また、蒸気発生部１１の内部には、金属試料ター
ゲット１５と有機金属錯体ターゲット１６とが別個に収
容されている。この金属試料ターゲット１５に対して
は、第１のＮｄ+ −ＹＡＧレーザ１７が対向するように
配置されており、レンズ１８を介してレーザ光が金属試
料ターゲット１５に照射され、一方、有機金属錯体ター
ゲット１６に対しては、同じく第２のＮｄ+ −ＹＡＧレ
ーザ１９が対向するように配置されており、レンズ２０
を介してレーザ光が有機金属錯体ターゲット１６に照射
されるように構成されている。
【００２５】また、蒸気発生部１１の他端には気相反応
部１２が直列に接続されており、この気相反応部１２に
送られてきた金属原子と有機金属錯体蒸気とを反応させ
ることによって多層サンドイッチ錯体を生成する。な
お、この気相反応部１２は、必要に応じてＣＯガスやベ
ンゼン蒸気等の反応性ガス２１を導入するためのガス導
入口２２が設けられており、外側に有機配位分子・ラジ
カルを持たない多層サンドイッチ錯体が生成した場合、
ＣＯガスやベンゼン蒸気を流し、ＣＯ分子やベンゼン分
子で終端させることによって端部を保護する。
部１２が直列に接続されており、この気相反応部１２に
送られてきた金属原子と有機金属錯体蒸気とを反応させ
ることによって多層サンドイッチ錯体を生成する。な
お、この気相反応部１２は、必要に応じてＣＯガスやベ
ンゼン蒸気等の反応性ガス２１を導入するためのガス導
入口２２が設けられており、外側に有機配位分子・ラジ
カルを持たない多層サンドイッチ錯体が生成した場合、
ＣＯガスやベンゼン蒸気を流し、ＣＯ分子やベンゼン分
子で終端させることによって端部を保護する。
【００２６】一方、飛行時間型質量分析計３０は、リペ
ラー（Ｒｅｐｅｌｌｅｒ）３１、エクストラクタ（Ｅｘ
ｔｒａｃｔｏｒ）３２、リフレクトロン（Ｒｅｆｌｅｃ
ｔｒｏｎ）３３、静電偏向器３４、及び、マイクロチャ
ンネルプレート（ＭｉｃｒｏＣｈａｎｎｅｌ Ｐｌａｔ
ｅ）３５から構成されており、イオン種の生成物を、リ
ペラー３１及びエクストラクタ３２にパルス電圧を印加
して飛行時間型質量分析計３０に引き込んで質量分析す
るものである。
ラー（Ｒｅｐｅｌｌｅｒ）３１、エクストラクタ（Ｅｘ
ｔｒａｃｔｏｒ）３２、リフレクトロン（Ｒｅｆｌｅｃ
ｔｒｏｎ）３３、静電偏向器３４、及び、マイクロチャ
ンネルプレート（ＭｉｃｒｏＣｈａｎｎｅｌ Ｐｌａｔ
ｅ）３５から構成されており、イオン種の生成物を、リ
ペラー３１及びエクストラクタ３２にパルス電圧を印加
して飛行時間型質量分析計３０に引き込んで質量分析す
るものである。
【００２７】即ち、気相反応部１２からスキマー（ｓｋ
ｉｍｍｅｒ）３６を介して取り出された反応生成物は、
ＡｒＦエキシマレーザ或いは色素レーザの二次高調波等
の紫外光３７によってイオン化されたのち、リペラー３
１に印加された電圧ＶR によって加速され、静電偏向器
３４によって質量に応じて偏向されたのち、リフレクト
ロン３３に印加された電圧Ｖr によって反射され、マイ
クロチャネルプレート３５によって検出される。なお、
この場合、エクストラクター３２にはＶR より小さな、
例えば、０．７〜０．９ＶR の電圧ＶE を印加して質量
分析の分解能を向上させる。また、Ｖr ＞ＶR とするこ
とによって、ＶR ，ＶE で加速されたイオン３８は全て
折り返されることになるが、この時、平均速度より速い
イオン３８はリフレクトロン３３のプレート電極近くま
で深く進入するので折り返しに時間がかかり、一方、平
均速度より遅いイオン３８は深く進入せずに折り返すの
で、折り返しに時間がかからず、イオン３８の速度分布
が狭くなり、分解能が向上することになる。そして、マ
イクロチャンネルプレート３５においては、イオン３８
の検出に伴って発生した電気信号を、ディジタルオシロ
スコープ３９及びマイクロコンピュータ４０を介してプ
ロッタ４１或いはレーザプリンタ４２によって印字画像
として出力する。
ｉｍｍｅｒ）３６を介して取り出された反応生成物は、
ＡｒＦエキシマレーザ或いは色素レーザの二次高調波等
の紫外光３７によってイオン化されたのち、リペラー３
１に印加された電圧ＶR によって加速され、静電偏向器
３４によって質量に応じて偏向されたのち、リフレクト
ロン３３に印加された電圧Ｖr によって反射され、マイ
クロチャネルプレート３５によって検出される。なお、
この場合、エクストラクター３２にはＶR より小さな、
例えば、０．７〜０．９ＶR の電圧ＶE を印加して質量
分析の分解能を向上させる。また、Ｖr ＞ＶR とするこ
とによって、ＶR ，ＶE で加速されたイオン３８は全て
折り返されることになるが、この時、平均速度より速い
イオン３８はリフレクトロン３３のプレート電極近くま
で深く進入するので折り返しに時間がかかり、一方、平
均速度より遅いイオン３８は深く進入せずに折り返すの
で、折り返しに時間がかからず、イオン３８の速度分布
が狭くなり、分解能が向上することになる。そして、マ
イクロチャンネルプレート３５においては、イオン３８
の検出に伴って発生した電気信号を、ディジタルオシロ
スコープ３９及びマイクロコンピュータ４０を介してプ
ロッタ４１或いはレーザプリンタ４２によって印字画像
として出力する。
【００２８】次に、多層サンドイッチ錯体の製造工程を
説明すると、まず、蒸気発生部１１の一端には高圧のＨ
ｅガス１３をパルス状に送り出すためのパルスバルブ１
４が設けられており、また、蒸気発生部１２の内部に有
機金属錯体ターゲット１６として市販の純度が９９．９
％以上のフェロセン（Ｆｅ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 ）を十分磨り
潰したのち、油圧プレス機を用いて、例えば、１０００
ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で棒状若しくは円盤状に成形したフ
ェロセンターゲットを配置するとともに、金属試料ター
ゲット１５としてＶターゲットを配置する。
説明すると、まず、蒸気発生部１１の一端には高圧のＨ
ｅガス１３をパルス状に送り出すためのパルスバルブ１
４が設けられており、また、蒸気発生部１２の内部に有
機金属錯体ターゲット１６として市販の純度が９９．９
％以上のフェロセン（Ｆｅ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 ）を十分磨り
潰したのち、油圧プレス機を用いて、例えば、１０００
ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で棒状若しくは円盤状に成形したフ
ェロセンターゲットを配置するとともに、金属試料ター
ゲット１５としてＶターゲットを配置する。
【００２９】このフェロセンターゲットに対して第２の
Ｎｄ+ −ＹＡＧレーザ１９から、波長が５３２ｎｍの二
次高調波で、パルス幅が１〜２０ｎｓのパルスレーザ光
を、例えば、焦点距離が２０〜１００ｃｍのレンズ２０
で集光して照射することによって、フェロセン蒸気を発
生させる。なお、この場合のレーザ光のエネルギーは１
パルス当たり１５ｍＪ（試料面上で３００ｍＪ／ｍ
ｍ2 ）以下にすることが望ましく、１５ｍＪを越えると
フェロセンは光解離によって解離してしまい、所望の多
層サンドイッチ構造が得られにくくなる。
Ｎｄ+ −ＹＡＧレーザ１９から、波長が５３２ｎｍの二
次高調波で、パルス幅が１〜２０ｎｓのパルスレーザ光
を、例えば、焦点距離が２０〜１００ｃｍのレンズ２０
で集光して照射することによって、フェロセン蒸気を発
生させる。なお、この場合のレーザ光のエネルギーは１
パルス当たり１５ｍＪ（試料面上で３００ｍＪ／ｍ
ｍ2 ）以下にすることが望ましく、１５ｍＪを越えると
フェロセンは光解離によって解離してしまい、所望の多
層サンドイッチ構造が得られにくくなる。
【００３０】このフェロセンのレーザ蒸発に同期するよ
うに、Ｖターゲットに対して第１のＮｄ+ −ＹＡＧレー
ザ１７から、波長が５３２ｎｍの二次高調波で、パルス
幅が１〜２０ｎｓのパルスレーザ光を、例えば、焦点距
離が２０〜１００ｃｍのレンズ１８で集光して照射する
ことによって、Ｖ原子を発生させる。なお、この場合
の、１パルスレーザ当たりのエネルギーは１０〜３０ｍ
Ｊ（試料面上で２００〜６００ｍＪ／ｍｍ2 ）とするも
のであり、このエネルギーを調整することによってフェ
ロセンガスとＶ原子の濃度比を調整することができる。
うに、Ｖターゲットに対して第１のＮｄ+ −ＹＡＧレー
ザ１７から、波長が５３２ｎｍの二次高調波で、パルス
幅が１〜２０ｎｓのパルスレーザ光を、例えば、焦点距
離が２０〜１００ｃｍのレンズ１８で集光して照射する
ことによって、Ｖ原子を発生させる。なお、この場合
の、１パルスレーザ当たりのエネルギーは１０〜３０ｍ
Ｊ（試料面上で２００〜６００ｍＪ／ｍｍ2 ）とするも
のであり、このエネルギーを調整することによってフェ
ロセンガスとＶ原子の濃度比を調整することができる。
【００３１】また、この様なレーザ蒸発に先立つこと１
００〜２００μ秒、例えば、２００秒に噴出させた、澱
み圧１〜２０気圧、例えば、５気圧で、パルス幅２００
〜１０００μ秒、例えば、３００μ秒のパルス状で高圧
のＨｅガス１３によって冷却するとともに、気相反応部
１２へ搬送し、気相反応部１２において、単体のフェロ
センとＶ原子を反応させてフェロセンをＶ原子で連結さ
せた多層化サンドイッチ構造の有機金属錯体、即ち、Ｖ
n Ｆｅn+1 （Ｃｐ）2n+2を生成する。なお、Ｃｐは（Ｃ
5 Ｈ5 ）を意味する。
００〜２００μ秒、例えば、２００秒に噴出させた、澱
み圧１〜２０気圧、例えば、５気圧で、パルス幅２００
〜１０００μ秒、例えば、３００μ秒のパルス状で高圧
のＨｅガス１３によって冷却するとともに、気相反応部
１２へ搬送し、気相反応部１２において、単体のフェロ
センとＶ原子を反応させてフェロセンをＶ原子で連結さ
せた多層化サンドイッチ構造の有機金属錯体、即ち、Ｖ
n Ｆｅn+1 （Ｃｐ）2n+2を生成する。なお、Ｃｐは（Ｃ
5 Ｈ5 ）を意味する。
【００３２】図３参照 図３は、上述の様にして生成した多層サンドイッチ錯体
を、図２に示した飛行時間型質量分析計３０によって測
定した質量スペクトル（Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）
であり、目的とするＶn Ｆｅn+1 （Ｃｐ）2n+2の内、ｎ
＝１に相当するＶ1 Ｆｅ2 （Ｃｐ）4 のピークと、ｎ＝
２に相当するＶ2 Ｆｅ3 （Ｃｐ）6 のピークが観測され
た。
を、図２に示した飛行時間型質量分析計３０によって測
定した質量スペクトル（Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）
であり、目的とするＶn Ｆｅn+1 （Ｃｐ）2n+2の内、ｎ
＝１に相当するＶ1 Ｆｅ2 （Ｃｐ）4 のピークと、ｎ＝
２に相当するＶ2 Ｆｅ3 （Ｃｐ）6 のピークが観測され
た。
【００３３】また、それ以外に、Ｖn Ｆｅn （Ｃｐ）2n
のｎ＝２に相当するＶ2 Ｆｅ2 （Ｃｐ）4 の弱いピーク
が観測された。これは、フェロセンの外側に一部の結合
手が終端していない１個のＶ原子が結合した構造になっ
ており、上述のＶn （ｂｅｎｚｅｎｅ）m からの類推で
は、Ｖターゲットを照射するレーザ光のエネルギーが相
対的に大きい場合に発生するものと考えられる。
のｎ＝２に相当するＶ2 Ｆｅ2 （Ｃｐ）4 の弱いピーク
が観測された。これは、フェロセンの外側に一部の結合
手が終端していない１個のＶ原子が結合した構造になっ
ており、上述のＶn （ｂｅｎｚｅｎｅ）m からの類推で
は、Ｖターゲットを照射するレーザ光のエネルギーが相
対的に大きい場合に発生するものと考えられる。
【００３４】さらに、副産物としては、Ｆｅn （Ｃｐ）
m の内、（２，３）に相当するＦｅ 2 （Ｃｐ）3 、及
び、（３，３）に相当するＦｅ3 （Ｃｐ）3 のピークも
観測された。これは、多層化を押し進めるためにはフェ
ロセンの濃度を高める必要があるが、そのためには、フ
ェロセンターゲットに照射するレーザ光のパワーを１５
ｍＪ／パルス近傍まで上げるので、結果的にフェロセン
の光解離が伴うためである。なお、（１，２）はＦｅ
（Ｃｐ）2 、即ち、未反応のフェロセン自体である。
m の内、（２，３）に相当するＦｅ 2 （Ｃｐ）3 、及
び、（３，３）に相当するＦｅ3 （Ｃｐ）3 のピークも
観測された。これは、多層化を押し進めるためにはフェ
ロセンの濃度を高める必要があるが、そのためには、フ
ェロセンターゲットに照射するレーザ光のパワーを１５
ｍＪ／パルス近傍まで上げるので、結果的にフェロセン
の光解離が伴うためである。なお、（１，２）はＦｅ
（Ｃｐ）2 、即ち、未反応のフェロセン自体である。
【００３５】図４参照 図４は、この様にして質量分析された多層サンドイッチ
錯体の構造図であり、図４（ａ）はＶn Ｆｅn+1 （Ｃ
ｐ）2n+2の内、ｎ＝１のＶ1 Ｆｅ2 （Ｃｐ）4 の構造図
であり、２つのフェロセン５１が１個のＶ原子５２で連
結された一次元構造を示している。また、図４（ｂ）
は、Ｖn Ｆｅn+1 （Ｃｐ）2n+2の内、ｎ＝２のＶ2 Ｆｅ
3 （Ｃｐ）6 の構造図であり、３つのフェロセン５１が
２個のＶ原子５２で連結された一次元構造を示してい
る。なお、図４（ｃ）は、副産物として生成されるＦｅ
n （Ｃｐ）m の内、（ｎ，ｍ）＝（３，４）のＦｅ
3 （Ｃｐ）4 の構造図であり、レーザ照射に伴うフェロ
センの光解離で発生したＦｅ原子５３が２つのフェロセ
ン５１を連結した構造となっている。
錯体の構造図であり、図４（ａ）はＶn Ｆｅn+1 （Ｃ
ｐ）2n+2の内、ｎ＝１のＶ1 Ｆｅ2 （Ｃｐ）4 の構造図
であり、２つのフェロセン５１が１個のＶ原子５２で連
結された一次元構造を示している。また、図４（ｂ）
は、Ｖn Ｆｅn+1 （Ｃｐ）2n+2の内、ｎ＝２のＶ2 Ｆｅ
3 （Ｃｐ）6 の構造図であり、３つのフェロセン５１が
２個のＶ原子５２で連結された一次元構造を示してい
る。なお、図４（ｃ）は、副産物として生成されるＦｅ
n （Ｃｐ）m の内、（ｎ，ｍ）＝（３，４）のＦｅ
3 （Ｃｐ）4 の構造図であり、レーザ照射に伴うフェロ
センの光解離で発生したＦｅ原子５３が２つのフェロセ
ン５１を連結した構造となっている。
【００３６】この様に生成された多層サンドイッチ錯体
Ｖn Ｆｅn+1 （Ｃｐ）2n+2は、一次元構造であるので一
次元導電性を有しており、電気伝導の方向と格子運動の
方向が厳密に一致し、また、隣接する分子間で錯体を構
成する中心金属のｄ軌道と有機配位分子のπ軌道との相
互作用によって電子が非局在化した一次元電子系が構成
されるので、高温超伝導性が期待されるものである。
Ｖn Ｆｅn+1 （Ｃｐ）2n+2は、一次元構造であるので一
次元導電性を有しており、電気伝導の方向と格子運動の
方向が厳密に一致し、また、隣接する分子間で錯体を構
成する中心金属のｄ軌道と有機配位分子のπ軌道との相
互作用によって電子が非局在化した一次元電子系が構成
されるので、高温超伝導性が期待されるものである。
【００３７】以上、本発明の実施の形態を説明してきた
が、本発明は実施の形態に記載された構成・条件に限ら
れるものではなく、各種の変更が可能である。例えば、
上記の実施の形態においては、有機金属錯体としてフェ
ロセンを用いているが、中心金属のＦｅを他の金属Ｍ
（Ｍ：Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｐ
ｄ）に置き換えたサンドイッチ構造を有するビス・シク
ロペンタジエニル金属化合物（Ｍ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 ）、即
ち、メタロセン及びそれらの誘導体を用いても良いもの
である。さらに、メタロセン以外にも、ビス・ベンゼン
クロミウム（Ｃｒ（Ｃ6 Ｈ6 ） 2 ）或いはウラノセン
（Ｕ（Ｃ8 Ｈ8 ）2 ）等をはじめとするサンドイッチ構
造の有機金属化合物及びそれらの誘導体を用いても良い
ものである。
が、本発明は実施の形態に記載された構成・条件に限ら
れるものではなく、各種の変更が可能である。例えば、
上記の実施の形態においては、有機金属錯体としてフェ
ロセンを用いているが、中心金属のＦｅを他の金属Ｍ
（Ｍ：Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｐ
ｄ）に置き換えたサンドイッチ構造を有するビス・シク
ロペンタジエニル金属化合物（Ｍ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 ）、即
ち、メタロセン及びそれらの誘導体を用いても良いもの
である。さらに、メタロセン以外にも、ビス・ベンゼン
クロミウム（Ｃｒ（Ｃ6 Ｈ6 ） 2 ）或いはウラノセン
（Ｕ（Ｃ8 Ｈ8 ）2 ）等をはじめとするサンドイッチ構
造の有機金属化合物及びそれらの誘導体を用いても良い
ものである。
【００３８】また、接着金属原子として用いる金属もＶ
に限られるものではなく、Ｆｅ，Ｃｏをはじめとする任
意の金属を用いても良いものであり、用いる金属の電子
軌道構造に応じて各種の特性が期待される。
に限られるものではなく、Ｆｅ，Ｃｏをはじめとする任
意の金属を用いても良いものであり、用いる金属の電子
軌道構造に応じて各種の特性が期待される。
【００３９】また、上記の実施の形態の説明において
は、レーザ蒸発に用いるレーザ光としてＮｄ+3−ＹＡＧ
レーザの二次高調波を用いているが、二次高調波に限ら
れるものではなく、Ｎｄ+3−ＹＡＧレーザの基本波、三
次高調波、或いは、四次高調波を用いても良いものであ
り、さらには、エキシマレーザ等の他のレーザ光源を用
いても良いものである。
は、レーザ蒸発に用いるレーザ光としてＮｄ+3−ＹＡＧ
レーザの二次高調波を用いているが、二次高調波に限ら
れるものではなく、Ｎｄ+3−ＹＡＧレーザの基本波、三
次高調波、或いは、四次高調波を用いても良いものであ
り、さらには、エキシマレーザ等の他のレーザ光源を用
いても良いものである。
【００４０】また、上記の実施の形態の説明において
は、レーザ蒸発させたフェロセンガス及びＶ原子を冷却
するためにＨｅガスを用いているが、Ｈｅガスに限られ
るものではなく、Ａｒ等の他の希ガスを用いても良いも
のである。
は、レーザ蒸発させたフェロセンガス及びＶ原子を冷却
するためにＨｅガスを用いているが、Ｈｅガスに限られ
るものではなく、Ａｒ等の他の希ガスを用いても良いも
のである。
【００４１】また、上記の実施の形態の説明において
は、期待される特性として一次元構造を利用した超伝導
特性を挙げているが、その他にも、接着金属としてＦ
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の磁性金属原子を用いることによっ
て、一次元配列した各金属原子の電子軌道が大きく重な
り合い、それによって電子が非局在化してスピンが整列
するので、一次元状に配列された個々の多層サンドイッ
チ錯体が１つのメモリ素子を構成する超高密度磁気メモ
リとしても期待されるものである。
は、期待される特性として一次元構造を利用した超伝導
特性を挙げているが、その他にも、接着金属としてＦ
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の磁性金属原子を用いることによっ
て、一次元配列した各金属原子の電子軌道が大きく重な
り合い、それによって電子が非局在化してスピンが整列
するので、一次元状に配列された個々の多層サンドイッ
チ錯体が１つのメモリ素子を構成する超高密度磁気メモ
リとしても期待されるものである。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、元々サンドイッチ構造
を有している有機金属錯体を任意の金属原子を接着金属
として用いて多層サンドイッチ化しているので、多層化
が容易になるとともに、任意の金属原子と任意の有機化
合物との組み合わせによる多層サンドイッチ錯体を構成
することができるので、一次元構造の特徴を生かした特
性の向上或いは特異性が期待され、新たな素材、化学物
質の供給源として期待するところが大きい。
を有している有機金属錯体を任意の金属原子を接着金属
として用いて多層サンドイッチ化しているので、多層化
が容易になるとともに、任意の金属原子と任意の有機化
合物との組み合わせによる多層サンドイッチ錯体を構成
することができるので、一次元構造の特徴を生かした特
性の向上或いは特異性が期待され、新たな素材、化学物
質の供給源として期待するところが大きい。
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に用いる製造装置及び飛行
時間型質量分析計の概念的構成図である。
時間型質量分析計の概念的構成図である。
【図３】本発明の実施の形態によって生成された生成物
の質量スペクトルである。
の質量スペクトルである。
【図４】本発明の実施の形態によって生成された多層サ
ンドイッチ錯体の構造図である。
ンドイッチ錯体の構造図である。
１ 有機金属錯体 ２ 有機配位子 ３ 金属原子 ４ 接着金属原子 １０ 製造装置 １１ 蒸気発生部 １２ 気相反応部 １３ Ｈｅガス １４ パルスバルブ １５ 金属試料ターゲット １６ 有機金属錯体ターゲット １７ Ｎｄ+3−ＹＡＧレーザ １８ レンズ １９ Ｎｄ+3−ＹＡＧレーザ ２０ レンズ ２１ 反応性ガス ２２ ガス導入口 ３０ 飛行時間型質量分析計 ３１ リペラー ３２ エクストラクタ ３３ リフレクトロン ３４ 静電偏向器 ３５ マイクロチャンネルプレート ３６ スキマー ３７ 紫外光 ３８ イオン ３９ ディジタルオシロスコープ ４０ マイクロコンピュータ ４１ プロッタ ４２ レーザプリンタ ５１ フェロセン ５２ Ｖ原子 ５３ Ｆｅ原子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中嶋 敦 神奈川県横浜市港北区日吉３−14−１ 慶 應義塾大学理工学部内 Ｆターム(参考） 4H050 AA03 AB40 WB11
Claims (6)
- 【請求項１】 単層の有機金属錯体と接着金属原子と
が、交互に連結して多層サインドイッチ一次元錯体を構
成していることを特徴とする多層サンドイッチ錯体。 - 【請求項２】 上記単層の有機金属錯体が、それ自体が
サンドイッチ構造を有する有機金属錯体であることを特
徴とする請求項１記載の多層サンドイッチ錯体。 - 【請求項３】 上記単層の有機金属錯体を構成する金属
原子と接着金属原子とが、異なった金属元素からなるこ
とを特徴とする請求項２記載の多層サンドイッチ錯体。 - 【請求項４】 単層の有機金属錯体と接着金属原子とを
気相で反応させることによって多層サインドイッチ一次
元錯体を合成することを特徴とする多層サンドイッチ錯
体の製造方法。 - 【請求項５】 上記単層の有機金属錯体と接着金属原子
とを別個にレーザ蒸発させたのち、気相で反応させるこ
とを特徴とする請求項４記載の多層サンドイッチ錯体の
製造方法。 - 【請求項６】 上記単層の有機金属錯体をレーザ蒸発さ
せる際のレーザ光のエネルギーを、１パルス当たり試料
面上で３００ｍＪ／ｍｍ2 以下にすることを特徴とする
請求項５記載の多層サンドイッチ錯体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11205625A JP2001031695A (ja) | 1999-07-21 | 1999-07-21 | 多層サンドイッチ錯体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11205625A JP2001031695A (ja) | 1999-07-21 | 1999-07-21 | 多層サンドイッチ錯体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001031695A true JP2001031695A (ja) | 2001-02-06 |
Family
ID=16509996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11205625A Pending JP2001031695A (ja) | 1999-07-21 | 1999-07-21 | 多層サンドイッチ錯体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001031695A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005167119A (ja) * | 2003-12-05 | 2005-06-23 | Keio Gijuku | 一次元多層有機金属錯体ナノ磁気素子及び一次元多層有機金属錯体 |
| KR100512451B1 (ko) * | 2002-02-28 | 2005-09-05 | (주)에프이에이 코퍼레이션 | 자성체 나노입자에 지지된 재사용가능한 유기금속촉매 및 그 제조방법 |
-
1999
- 1999-07-21 JP JP11205625A patent/JP2001031695A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100512451B1 (ko) * | 2002-02-28 | 2005-09-05 | (주)에프이에이 코퍼레이션 | 자성체 나노입자에 지지된 재사용가능한 유기금속촉매 및 그 제조방법 |
| JP2005167119A (ja) * | 2003-12-05 | 2005-06-23 | Keio Gijuku | 一次元多層有機金属錯体ナノ磁気素子及び一次元多層有機金属錯体 |
| JP4528941B2 (ja) * | 2003-12-05 | 2010-08-25 | 学校法人慶應義塾 | 一次元多層有機金属錯体ナノ磁気素子及び一次元多層有機金属錯体 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20031215 |