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W帯の時間解像度のある電子パラマグネティック共振で,銅酸化窒素ベースの切り替え可能な分子磁石における光誘発スピンダイナミクスの研究

Matvey V Fedin¹, Elena G Bagryanskaya, Hideto Matsuoka

¹International Tomography Center SB RAS, Institutskaya str. 3a, 630090 Novosibirsk, Russia. mfedin@tomo.nsc.ru

Journal of the American Chemical Society

|September 12, 2012

まとめ

この研究では,時間解像度の高い電子パラマグネット共振 (TR EPR) を使用して,分子磁石 Cu ((hfac) ((2) L ((R)) の高速スピンダイナミクスを調査しています. 光誘発スピン状態は100ナノ秒未満で形成され,温度とともに指数関数的に衰退します.

科学分野:

材料科学材料科学とは
量子化学とは,量子化学である.
スペクトロスコーピーは,スペクトロスコーピーを用います.

背景:

分子磁石 Cu ((hfac) ((2) L ((R)) は,冷凍温度下では,光誘導スピン状態をメタスタブルに示す光交換可能な材料です.
以前の研究では,連続波電子パラマグネティック共振 (CW EPR) を使用して,光誘発のスピン状態変換と緩和を分析しました.
これらの化合物について,秒未満の時間スケールの光誘発スピンダイナミクスは未調査のままです.

研究の目的:

Cu{\ hfac}{\ 2L}{\ R}における光誘発スピン状態のスイッチングとリラクゼーションに関する最初の時間解像度 (TR) EPR研究を実施する.
Wバンド (94 GHz) で高周波TR EPRを使用してナノ秒時間スケールのスピンダイナミクスを調査する.
低温で光誘発スピン状態の形成と放緩の運動学とメカニズムを分析する.

主な方法:

W帯 (94 GHz) の時間解像度電子パラマグネティック共振 (TR EPR) スペクトルスコピー.
TR EPRを液体ヘリウム温度 (5~21K) で固体相Cu (hfac) (L) (R) 化合物に適用する.
このシステムにおけるフォトスイッチングとリラクゼーションの研究のための具体的なアプローチの開発.

主要な成果:

Cu ((hfac) ((2) L ((R) の光誘導スピン状態は100ナノ秒以内に形成されます.
興奮状態のリラクゼーションは,ナノ秒の時間スケールで指数関数的な衰退運動に従います.
興奮状態の崩壊率は,温度に線形的に依存しています.

結論:

TR EPRは,分子磁石における光誘発スピンダイナミクスを研究するために,ナノ秒時間解像度を提供します.
光誘発スピン状態の急速な形成と温度依存の緩和は,スピンダイナミクスのメカニズムについての洞察を提供します.
これらの発見は,以前のCW EPRデータと相関し,光スイッチ可能な分子材料の理解を進めています.

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