The Key role of vibrational entropy in the phase transitions of dithiazolyl-based bistable magnetic materials

ジチアゾリル系の磁気相転移における振動エントロピーの役割

Vela, S.*; Mota, F.*; Deumal, M.*; 水津 理恵*; 珠玖 良昭*; 水野 麻人*; 阿波賀 邦夫*; 志賀 基之   ; Novoa, J.*; Ribas-Arino, J.*

Vela, S.*; Mota, F.*; Deumal, M.*; Suizu, Rie*; Shuku, Yoshiaki*; Mizuno, Asato*; Awaga, Kunio*; Shiga, Motoyuki; Novoa, J.*; Ribas-Arino, J.*

近年、同じ熱力学的条件下で二つの安定状態を有する特性のもつ新しい有機ラジカル材料が注目を集めている。なかでも、中性のラジカルであるTTTAは室温下でヒステリシス性のスピン相転移を起こすジチアゾリル系の化合物として知られている。その機構を解明するため、第一原理分子動力学シミュレーションを行ったところ、重層構造をもったTTTA分子の単位がペアで交換する動力学が見られた。これが振動エントロピーの変化に大きな役割を果たし、相転移の引き金になっていることが明らかになった。

Recent years have witnessed a growing interest in the use of organic radicals as building blocks for bistable materials, i.e. materials that exist in two inter-exchangeable phases under identical thermodynamic conditions. The neutral radical TTTA is a prominent dithiazolyl-based compound because of its spin transition with a hysterisis nature near the room temperature. From ab initio molecular dynamics simulations, it has been evident that this phase transition is driven by the pair exchange dynamics of molecular stacking units accompanied by a significant gain of vibrational entropy.