Development of 3D nanostructured magnetic materials that can obtain high isotropic magnetic force
| Project/Area Number |
21K18994
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 35:Polymers, organic materials, and related fields
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
桑折 道済 千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80512376)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | ミセル状キュービック液晶 / SAXS測定 / PDF解析 / ホルミウム / ランタノイド / キュービック液晶 / 磁性 / 磁性材料 |
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| Outline of Research at the Start |
我々はこれまでに、磁気特性に優れるホルミウムと、β-ジケトン型分子からなるディスク状分子を、自己組織化的に積み上げることで1次元カラムナー磁性液晶を構築した。本研究では、室温でキュービック液晶を形成するβ-ジケトン型分子構造を探索し、ホルミウムが3次元的に配列したナノ構造磁性体を構築する。磁性体であるホルミウムの配列構造を3次元空間で制御することで、どの方向からも等方的に高い磁気力を発揮できる磁性材料の創出に関する、新たな概念の確立に挑戦する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
次世代磁気デバイス開発に向け、常温で優れた磁気特性を示す材料の開発が重要である。我々は、新たな常温磁性体の開発に向け、ランタノイド元素の中で最も高い磁性を示す「ホルミウム：元素番号67」に着目した研究を行なっている。これまでに、ポリアクリル酸もしくはポリケトエステルからなる高分子担体に3価のホルミウムを高密度で導入することで、常温でネオジウム磁石に応答するソフト磁性材料の作製を報告してきた。本研究では、自己組織化的に組み上がる液晶の秩序性を利用し、ホルミウム錯体からなる光学的に等方なキュービック液晶を作成し、磁気特性を含む特性解析を行うことを目的とする。
本年度は、昨年度に発見した室温で自発的にキュービック液晶の詳細な構造解析を行なった。高エネルギー加速器機構での作成したキュービック液晶のSAXS測定（BL10C; proposal No. 2022G574)から、Im3m構造を有するミセル状キュービック液晶の形成を確認した。さらに、SPring-8でのPDF解析（BL04B2; proposal No. 2022B1228)などからミセル内には3つのホルミウム錯体が配列した状態で存在していることを見出した。さらにMD計算からもその構造の妥当性を確認することができ、従来にはない金属錯体からなるミセル状キュービック液晶の創出に成功し、現在論文執筆中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、放射光でのX線散乱やX線回折実験を中心とする各種測定法を駆使しすることで、Im3m構造を有するミセル状キュービック液晶の詳細な構造の解析に成功した。さらに、ホルミウム以外の他のランタノイド元素を使用しても同様にIm3m構造を形成することがわかり、ランタノイド元素を3次元的な空間に配列する新たな知見を得ることができ、おおむね当初の計画通りに研究が推移していると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は各種測定を駆使することで、室温で自発的に形成される金属錯体からなるミセルキュービック液晶の構造の解明に至り、論文執筆中である。次年度は、錯体側鎖構造の設計を行い、得られる液晶材料の固定化や高次構造制御に関する知見を得て、構造と物性の関係を検討する。
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Report
(2 results)
Research Products
(15 results)
