立命館大学生命科学部の前田大光教授らの研究チームは、新潟大学、近畿大学、筑波大学、愛媛大学と共同で、イオンの組み合わせによって分子の並び方を変え、磁性を制御する新たな手法を示しました。特定のイオンと組み合わせることで、磁石に引きつけられる性質を持つ分子が異なる磁性を示すことを明らかにしています。本研究成果は、2026年8月24日（現地時間）に英国王立化学会誌「Chemical Science」に掲載されました。

電子の持つ「電荷」と「スピン」を利用して情報の記録や処理を行うスピントロニクス分野に向けて、研究チームは電子スピンを持つチアポルフィリンCuII錯体を基盤としたπ電子系カチオンを新たに合成しました。

イオンペアメタセシスによって、さまざまな形状や電子状態のアニオン種と組み合わせたイオンペアを作製した結果、共存するアニオン種に依存したイオンペア集合体の結晶構造が明らかになりました。特に非平面型のアニオン種と組み合わせたイオンペアでは、チアポルフィリンCuII錯体カチオンが積み重なった2量体を形成することを見出しました。

構造解析と磁性測定による検証

イオンペアの集合状態は、立命館大学および大型放射光施設「SPring-8」での単結晶X線構造解析によって調べられました。平面性の高いPCCp–とのイオンペアではカチオンとアニオンが交互に積み重なる電荷積層型の集合体をとる一方、非平面的なアニオン種であるBF4–などと組み合わせた場合には、チアポルフィリンCuII錯体カチオン同士が積み重なった2量体を形成することが確認されました。

磁化率測定を行ったところ、PCCp–とのイオンペアでは常磁性からの大きな変化は見られなかったのに対し、BF4–とのイオンペアではカチオン同士が積み重なった2量体を形成することで電子スピン間の相互作用が生じ、反強磁性を発現することが判明しました。これにより、組み合わせるアニオンの種類によって固体中の磁性を変化させられることが示されました。

次世代スピントロニクス材料の開発に期待

研究チームの前田教授は、構成元素の窒素を硫黄に置き換えることによって分子に電荷を持たせるだけでなく、形成される2量体の特徴を生かした点が今回の研究であるとし、カチオンとアニオンの組み合わせからこれまでにない物性や機能が発見されるはずであるとコメントしています。

イオンの組み合わせによって分子の集合体構造と磁性を連動して制御する分子設計指針は、新規スピントロニクス材料の開発に向けた知見となることが期待されています。なお、本研究は科学研究費補助金および立命館グローバル・イノベーション研究機構（R-GIRO）などの支援によって実施されました。

論文情報

• 論文名：Ion-pairing-modulated magnetic properties of thiaporphyrin CuII complex cations
• 著者：Masaki Fujita, Hiroki Horita, Ko Furukawa, Kunihisa Sugimoto, Kazuki Okazawa, Yasuteru Shigeta, Yukihide Ishibashi and Hiromitsu Maeda
• 発表雑誌：Chemical Science
• 掲載日：2026年8月24日（現地時間）
• DOI：DOI: 10.1039/d6sc04368b
• URL：https://doi.org/10.1039/d6sc04368b

本記事は立命館大学の発表をもとに作成。

Dellows News編集部

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