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Development of helical antiferromagnetic conducting polymers

Research Project

Project/Area Number 23K04848
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 35020:Polymer materials-related
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

後藤 博正  筑波大学, 数理物質系, 准教授 (40292528)

Project Period (FY) 2023-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords磁性 / ヘリカル / キラル / 高分子 / 導電性
Outline of Research at the Start

ヘリカル磁性は反強磁性を示すことが理論的に示されている。本研究ではスピンがキラルなヘリカル状態を形成する「反強磁性ヘリカル導電性高分子」を実現し、その電気伝導性・磁性を評価する。スピンの位置がキラルであればそのスピンの作るダイポールの場もキラルとなる。そしてキラルな構造中に配置されたスピンもキラルな配列になる。この高分子を合成するために、光学活性なヘリカル構造をもつ導電性高分子錯体を液晶反応場で合成する。これにより磁気・光学的異方性の制御可能な反強磁性ヘリカルキラル有機材料の開発を行う。

Outline of Annual Research Achievements

ヘプチルシアノビフェニルとコレステロール(キラルドーパント)の混合コレステリック液晶(サーモトロピック液晶)およびヘプチルシアノビフェニルと天然物質をキラルドーパントとした混合コレステリック液晶を作成した。これに支持塩を加えて液晶電解液とした。これにモノマーを加え、電解重合を行った。その結果、ヘリカル構造を反映した指紋状構造をもつポリマーを得た。得られたポリマーの円偏光二色性スペクトルおよび旋光分散スペクトル測定を行い、光学活性を確認した。また、円偏光電子スピン共鳴によりマイクロ波の吸収異方性を確認した。次にキラルな高分子液晶であるヒドロキシプロピルセルロース(HPC)液晶やエチルセルロース(EC) 液晶を溶媒とし、エチレンジオキシチオフェンやピロールをモノマーとしてFeCl3酸を用いて合成した。この磁性を超伝導量子干渉計を用いて測定した。
円偏光電子スピン共鳴で磁場方向とマイクロ波の伝搬方向で違いが現れたポリマーは光学的な磁気異方性を示したことから、磁気と光学活性に関する共役系高分子の新しい性質を見出すことができた。
高分子液晶中での酸化的化学重合で得られたポリマーの表面構造を偏光顕微鏡で観察した。さらに磁気的な性質を超伝導量子干渉計で測定を行い、χ vs Tおよび磁化ヒステリシス曲線を評価した。またシンクロトロンX線回折により微細構造を評価した。本年度はサンプルの合成と測定方法の工夫を中心に行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

高分子の合成は順調である。超伝導量子干渉計による磁性測定や電子スピン共鳴測定を行う際のサンプル充填などの最適条件を会得した。

Strategy for Future Research Activity

ヘリカル構造をもつ共役系高分子のドーピング剤の工夫を行い、反強磁性をもつ高分子の探索を行う。また低分子の系ではFeを含む液晶型の化合物の合成を行い、磁性を評価する。特に液晶を用いた系では、偏光顕微鏡による光学模様の構造を観察し、ヘリカルピッチと光学活性の関連を調査する。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2024 2023

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Synthesis of furan-based intramolecular donor?acceptor type chiral?electroactive polymers having optical activity, laser diffraction, and structural color functions2024

    • Author(s)
      Komaba Kyoka、Goto Hiromasa
    • Journal Title

      Polymer-Plastics Technology and Materials

      Volume: 63 Issue: 8 Pages: 1070-1081

    • DOI

      10.1080/25740881.2024.2321619

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Molecular Order Imprint Polymerization of Furan?Thiophene-Based Monomers with Electrochemical Polymerization in Chiral Liquid Crystals2024

    • Author(s)
      Komaba Kyoka、Yoneyama Hiroyuki、Goto Hiromasa
    • Journal Title

      ACS Applied Polymer Materials

      Volume: 6 Issue: 5 Pages: 2504-2512

    • DOI

      10.1021/acsapm.3c02617

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optically Electroactive Polymer Synthesized in a Liquid Crystal with Cyclosporin A─Circularly Polarized Electron Spin Resonance2024

    • Author(s)
      Komaba Kyoka、Kimura Shojiro、Kumai Reiji、Goto Hiromasa
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry B

      Volume: 128 Issue: 8 Pages: 2000-2009

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.3c07375

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electro-optical-coloration active polymers: Electrochemical polymerization in chiral liquid crystals supported by an α-tocopherol derivative2024

    • Author(s)
      Komaba Kyoka、Maruyama Yoshifumi、Goto Hiromasa
    • Journal Title

      European Polymer Journal

      Volume: 205 Pages: 112713-112713

    • DOI

      10.1016/j.eurpolymj.2023.112713

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Preparation of magneto-electro-optically active polymer using Fe ionic liquid as electro-magnetic dopant2023

    • Author(s)
      Komaba Kyoka、Jo Tomoaki、Goto Hiromasa
    • Journal Title

      Molecular Crystals and Liquid Crystals

      Volume: 768 Issue: 3 Pages: 135-146

    • DOI

      10.1080/15421406.2023.2266636

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Amphotropic liquid crystal polyacetylene derivative bearing pyrimidine type mesogen2023

    • Author(s)
      Komaba Kyoka、Yonehara Takuya、Ichikawa Mai、Goto Hiromasa
    • Journal Title

      Molecular Crystals and Liquid Crystals

      Volume: 768 Issue: 3 Pages: 163-174

    • DOI

      10.1080/15421406.2023.2267381

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 導電性高分子とパルプの融合による磁気応答シートの作成2023

    • Author(s)
      駒場 京花 後藤 博正
    • Organizer
      2023年 繊維学会秋季研究発表会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Helical Magnetic Structure of Hydroxypropyl Cellulose/Polyaniline2023

    • Author(s)
      Ryo Miyashita, Kyoka Komaba, Shigeki Nimori, Reiji Kumai, Hiromasa Goto
    • Organizer
      9th Int. Workshop on Materials Analysis and Processing in Magnetic Fields
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 大環状キラル物質を用いた液晶のキラル誘起とキラル液晶中での電解重合による構造転写2023

    • Author(s)
      駒場 京花 熊井玲児 後藤 博正
    • Organizer
      第32回ポリマー材料フォーラム
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] コレステリック液晶中での電解重合による導電性高分子へのキラリティの転写2023

    • Author(s)
      駒場 京花・後藤 博正
    • Organizer
      第72回高分子討論会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited

URL: 

Published: 2023-04-13   Modified: 2024-12-25  

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