2010 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 京都大学, 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 / アキラル液晶 / 磁気電気効果 / 光学活性液晶 |
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| Research Abstract |
高温測定に有効な電子スピン共鳴(EPR)スペクトル法を用いて、これまでに合成したキラル有機ラジカル化合物について、液晶相中で発現する磁気相互作用と分子構造との相関関係、およびそめ磁性発現のメカニズムについて検討した。
その結果、負の誘電異方性(Δε<0)を示す化合物は、液晶相がキラルかアキラルかにかかわらず、一様に強い正の磁気相互作用(J>0)を示した。一方、正の誘電異方性(Δε>0)を示す化合物については、アキラルなネマチック(N)相では弱い反強磁性的相互作用(J<0)が観測されたのにたいして、キラルなスメクチックA(SmA)相では、強い磁気相互作用(J>0)の発現が観測された。これらの事実は、分子の誘電異方性がアキラルな液晶相中での分子配列を支配し、正の誘電異方性を示す化合物では中心対称な二量体構造が形成され、その結果スピン間相互作用が反強磁性的に作用することが明らかとなった。これに対して、負の誘電異方性をもつ化合物のキラルとアキラルの液晶相、および正の誘電異方性をもつ化合物のキラル液晶相では、中心対称な分子配置をとらず、そのためスピン間相互作用は強磁性的に作用することが判明した。一方、いずれの化合物も高温め結晶状態では、常磁性を示すのみであった。以上の結果から、液晶相は分子の回転と並進が自由に起こる準安定状態であり、そのため結晶状態では見られない磁気相互作用が発現することがわかった。
ついで、液晶相中で発現した正の磁気相互作用に異方性が見られるか否かを検討した。キラルスメクチックC(SmC*)相を示す化合物を、配向処理を施した電極サンドイッチ形ITOガラスセルに封入した試料を作成し、EPRスペクトル法を用いて、g値・線幅・磁化率の電場(+25V～-25V)依存性を測定した。その結果、磁場が分子長軸方向に平行な場合に磁化率が最大となり、分子間磁気相互作用に異方性が見られることが判明した。
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