NMR Study on Plastic Ferroelectric Crystal

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K03758
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13040:Biophysics, chemical physics and soft matter physics-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Kawamoto Atsushi 北海道大学, 理学研究院, 教授 (60251691)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 強誘電体 / 選択的同位体置換 / 2H-NMR / 分子運動

Outline of Final Research Achievements

In order to investigate the mechanism of ferroelectricity and molecular motion of quinuclidinium rhenate, which is a plastic ferroelectric material, using D-NMR, we established a synthetic route of deuterated quinuclidinium, in which deuterium is selectively bonded to the nitrogen of quinuclidine. X-ray diffraction and differential thermal analysis showed that the lattice parameter was the same as that of the non-deuterated form, and no significant difference in the phase transition temperature due to the substitution effect was observed. Sharp multiple spectra were observed by D-NMR at room temperature, suggesting the existence of some molecular motion even in the low symmetry phase (LTP).

Free Research Field

固体物理、分子化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

分子性機能性結晶の研究で選択的同位体置換は原子スケールの磁気プローブを設置するという利点から、磁性体、超伝導体の分野で発展してきた。多くの選択的同位体置換の研究は 有機分子の13C置換により行われている。13C 核は I=1/2 であり、磁気プローブとしては有用であるが、電場との相互作用がない。本課題は、I=1 で核四極子と電場勾配との相互作用のある重水素の選択同位体置換によるアプローチを行い、その置換ルートの確立と評価、また運動の知見の一部を得たことは学術的に意義があり、今後の継続的研究の基盤となる。