2007 Fiscal Year Annual Research Report
高温で強磁性的挙動を示すキラル有機ラジカル液晶の低磁場・電場応答性に関する研究
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19350067
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田村 類 Kyoto University, 大学院・人間・環境学研究科, 教授 (60207256)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
津江 広人 京都大学, 大学院・人間・環境学研究科, 准教授 (30271711)
高橋 弘樹 京都大学, 大学院・人間・環境学研究科, 助教 (00321779)
酒井 尚子 京都大学, 大学院・人間・環境学研究科, 技術職員 (70447944)
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| Keywords | ラジカル液晶 / 強磁性的液晶 / キラル液晶 / 強誘電性液晶 / 常磁性液晶 / 磁気電気効果 / 磁場配向 / 光学活性液晶 |
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| Research Abstract |
いずれも液晶性を示すが、基本骨格の異なるキラル有機ラジカル化合物を新たに5系統合成し、さらにそれぞれの系統について、アルキル側鎖長の異なる誘導体(ラセミ体と光学活性体)を種々合成し、分子の基本骨格・アルキル側鎖長・キラリティーが相構造や液晶相発現温度に及ぼす影響を明らかにした。これらの化合物はネマチック相の他に、スメクチックC(C*)相を示すものと、スメクチックA(A*)相を示すものに、二分された。分子軌道計算により、分子内の双極子モーメントの方向が、発現する液晶相の種類を決定する最大要因となっていることが示された。また、キラリティーの導入によって相構造は大きく変化し、同じ分子でもラセミ体と光学活性体では、その液晶超構造に大きな違いが見られた。
合成した化合物のうち、スメクチックC相を示したものについて、SQUID磁束計を用いて、磁化率の温度依存性を測定したところ、昇温過程で、結晶相から液晶相へ転移する際に、磁化率の異常な増加がみられた。また、液晶相を維持している間は、その値は低下しなかった。この事実は、ラジカル化合物が液晶相において強磁性的な相互作用を発現したことを物語っている。そこで、この液晶物質を温水上に浮かべて、永久磁石を作用させたところ、磁石の動きにしたがって、自由に水面上を迅速に動くことが観察された。さらに、電子スピン共鳴スペクトル法を用いて、同じラジカル化合物のスペクトル強度の温度依存性を測定したところ、やはり結晶相から液晶相へ転移する際に、スペクトル強度の異常な増加がみられ、強磁性的相互作用の発現を確認できた。以上のように、本研究により、有機ラジカル液晶中で初めて強磁性的相互作用を観察することができた。
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