単イオン磁石はスピントロニクスや量子デバイスの新たな材料として期待されるが、単イオンが示す量子磁性の研究は浅く、体系的で十分な理解には至っていない。本研究は、金属有機構造体 (MOF) という物理的かつ化学的に安定な物質を剛直なフレームワークとして活用することで、金属イオンの種類や配位環境を制御した単イオン磁石の新材料を創製し、量子磁性を明らかにする。 

金属元素と炭素の化合物である金属炭化物はセラミックに分類されるが、合金系として金属的な電気伝導や磁性を示す興味深い物質群である。 古くから良く知られている物質である反面、ナノ物質や多元素物質としてはつい最近まで注目されてこなかった。本研究は、ナノ物質と多元素物質に金属炭化物の概念を導入した最先端の材料開発を行う。 

S = 1/2 のスピンを持つ金属錯体は、スピン副準位 Ms = ±1/2 の二準位間における比較的寿命の長い磁気緩和挙動を示すことから、スピン量子ビットとして将来的な発展が期待される。本研究は、スピン量子ビットの「結合と集積化」をテーマに、反強磁性ハイゼンベルグ型一次元量子スピン系とスピン量子ビットの融合を目指す。 

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