立命館大学生命科学部の前田大光教授／RARAフェローらの研究チームは、新潟大学、近畿大学、筑波大学、愛媛大学と共同で、電子が持つ「電荷」と「スピン」という性質を利用して情報の記録や処理を行う、次世代の電子デバイスにつながる「スピントロニクス」に向けて、イオンの組み合わせによって分子の並び方を変え、磁性^※1を制御する新たな手法を示しました。さらに、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ました。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。

研究成果の概要

　近年、さまざまな電子・光物性や磁性を有するπ電子系^※5の設計・合成が行われており、それらを集合化させることで、単独の分子では得られない特異な機能を発現させる研究が進められています。とくに磁石に引きつけられる性質（常磁性^※6）を持つ分子は、周辺の常磁性分子との相互作用によって磁性を変化させることができるため、それを利用したスピントロニクス材料^※7の開発が行われています。
　研究チームは、電子スピンを持つチアポルフィリンCu^II錯体を基盤としたπ電子系カチオンを新たに合成し、イオンペアメタセシス^※8によって、さまざまな形状・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ました。その結果、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を明らかにしました。とくに、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Cu^II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。
　さらに、この積層2量体では、電子スピンを持つカチオン同士が近接することで相互作用し、もともと常磁性を示していたカチオンが、集合体の中では反強磁性^※9を示すことを明らかにしました。本研究は次世代のスピントロニクス材料の創製に向けた新たな分子設計指針を提示するものです。
　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）^※10などの支援によって実施されました。

図1（a）チアポルフィリン金属錯体カチオンの構造; （b）イオンペア集合体のイメージ図

詳細は、以下のプレスリリースをご覧ください。
https://www.ritsumei.ac.jp/profile/pressrelease_detail/?id=1333

前田教授のコメント

　血液中のヘムや葉に含まれるクロロフィルなど自然界で「生命の色素」として知られているポルフィリンの骨格を組み換えた「ポルフィリン類縁体」の化学に、超分子の観点から新しい1ページを書き加えることができました。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量体の特徴を活かしたのが今回の研究です。カチオンとアニオンの無限の組み合わせから、これまでにない物性や機能がこれからも発見されるはずです。

用語説明

• ※1 磁性：
  磁場に応答して引き合ったり反発しあったりする性質。
• ※2 電子スピン：
  電子がもつ小さな磁石としての性質。
• ※3 チアポルフィリン：
  ポルフィリンの1つの窒素原子を硫黄原子に置き換えた分子。
• ※4 イオンペア：
  アニオン（マイナスの電気を帯びたイオン）とカチオン（プラスの電気を帯びたイオン）の対からなる化学種。
• ※5 π電子系：
  二重結合などを有する分子。分子構造によっては可視光を吸収し、色素となる。
• ※6 常磁性：
  外部磁場がある状態だとその方向に弱く磁化する性質。
• ※7 スピントロニクス材料：
  電荷とスピンの性質をあわせもつ材料。
• ※8 イオンペアメタセシス：
  所望のカチオンの塩とアニオンの塩を混合し、新しいイオンペアを創製する手法。
• ※9 反強磁性：
  隣接するスピンが逆方向を向くことで磁化がゼロになる性質。
• ※10 立命館グローバル・イノベーション研究機構（R-GIRO）：
  立命館大学の中核研究組織として、2008年4月に設立された分野横断型の研究組織。