2021 Fiscal Year Research-status Report
安定フェノキシルラジカルからなるアモルファス固体の軟質磁性に関する研究
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21K05019
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
林 直人 富山大学, 学術研究部理学系, 教授 (90281104)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉野 惇郎 富山大学, 学術研究部理学系, 助教 (70553353)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | アモルファス固体 / フェノキシルラジカル / ２量化平衡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
種々の安定フェノキシルラジカルを合成し、それらからなるアモルファス固体の調製と構造決定に関する研究を行った。4-tert-ブチル基（以下、Ar基）を0～3個有するフェノキシルラジカルを合成し、それらの固化挙動を調べたところ、Ar基の置換数が増えるほどアモルファス固体が得られやすいことがわかった。これは、本研究におけるアモルファス固化がラジカル分子の溶解性の高さに起因するとする仮説を裏付けるものである。ただし、Ar基の置換数と溶解性の間の関係は定性的なものに留まっており、定量的な関係の解明には至っていない。また、得られたアモルファス固体の安定性についても調べ、種々の溶媒蒸気にさらすことでアモルファス固体が異なった構造のアモルファス固体や結晶へと構造変化することを見出した。これらの挙動は、Ar基の数に応じて系統的に変化していることから、溶液からのアモルファス固体の析出と同様に、Ar基上のtert-ブチル基がつよく影響していることが示唆される。その一方で、溶液状態を経ていないことから、溶液からのアモルファス固体の析出とは異なり、溶解性とは違った要因が関係していると考えられる。
これとあわせて、Ar基を3個有するフェノキシルラジカル（1M）とその２量体（1D）からなるアモルファス固体について詳細に検討したところ、両者の化学量論比（1M/1D）が異なるアモルファス多形（または擬多形）が得られていることを見出した。これらのアモルファス擬多形と、1Dのみからなる２量体結晶の間での、溶媒蒸気との接触や固相摩砕の作用による相互的な構造転換挙動について調べた。こうした結果は、これまでに報告例のない斬新なものであるため、それ単独で重要であると同時に、２年目以降に予定している磁気的研究の基礎となるという点でも重要な研究結果であると考えられる。
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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
本研究では、フェノキシルラジカルとその２量体を構成成分とする、ユニークな構造と性質を持つアモルファス固体の性質解明と、その磁気材料への応用という、２つの研究目的を設定している。後者は前者の成果に基づいて進められる研究であるため、時系列的にもまず前者を行う、続いて後者を行う計画であった。
これに対して現状では、前者について前項で記したような結果が得られ、アモルファス固体の構造と性質が徐々に明らかにされつつあり、計画が順調に進行しているといえる。ただし、アモルファス固体に多形（擬多形）が存在していたことは予想外であった。これもまた新規かる類例を見ない現象であり、科学的に重要な研究対象であると考えられるため、助成期間中にあわせて検討を進めたいと考えている。
今後は、得られたアモルファス固体について、とくに多形・擬多形現象に注意を払いつつ、性質解明を行う予定である。測定機器を含め、そのための準備は滞りなく行っており、この観点からも研究は順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画にしたがって、これまで得られた数種類のアモルファス固体について、化学的安定性と磁気的性質の両方を検討する予定である。その際、Ar基の置換数の影響や、アモルファス固体の多形・擬多形に注意を払いつつ、研究を進める予定である。
化学的安定性については、溶媒蒸気との接触や加熱が与える影響について調べる。影響の見積もりは、核磁気共鳴装置や赤外分光光度計、粉末Ｘ線回折装置、示差走査熱量計等を用いて行う。また磁気的性質については、磁化率測定装置や電子常磁性共鳴装置を用いて検討する。
加えて、両者を組み合わせて研究を進めることに予定している。すなわち、化学的安定性についての知見に基づいてアモルファス固体の構造転移を行わせ、それにより得られた新規な固体について磁気的性質を調べる研究である。こうした研究は、これまでに報告例がほとんどないことから、新しい研究分野を切り開く画期的な成果となるものと期待している。
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| Causes of Carryover |
実験の進捗が計画とわずかに異なったため、消耗品費（試薬代や実験器具代に相当）で当初見込みに対して1%程度のずれが生じた。これは想定の範囲内である。差額は、次（R5）年度に消耗品費として有効に利用する予定である。
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