Discovery and Generalization of Innovative Chemical Complexity Phenomena Observed for Chiral Organic Materials and Elucidation of the Mechanism

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 26248024
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Functional solid state chemistry
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: TAMURA RUI 京都大学, 人間・環境学研究科, 名誉教授 (60207256)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 津江 広人 京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (30271711) ; 加藤 立久 京都大学, 国際高等教育院, 教授 (80175702)
• Research Collaborator: Takahashi Hiroki ; Shimono Satoshi ; Ikuma Naohiko ; Uchida Yoshiaki
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 複雑系化学現象 / 優先富化現象 / 自然光学分割現象 / キラル対称性の破れ / 正の磁気液晶効果 / 超常磁性有機ラジカル物質 / 有機スピングラス / スピン対称性の破れ

Outline of Final Research Achievements

We have elucidated the respective mechanisms of “preferential enrichment” and "positive magneto-LC effect", which are unique chemical complexity phenomena arising from the phase transition of aggregated chiral organic compounds and were discovered by us using a molecular chirality or an electron spin as the probe, respectively. Consequently, the former phenomenon has turned out to become a general chiral resolution method by forming the cocrystals of chiral racemic organic compounds and achiral organic ones. On the other hand, the latter phenomenon has been ascribed to the occurrence of spin glass-like superparamagnetic interactions in organic radical liquid crystalline materials, similar to the case of magnetic metal alloys.

Free Research Field

有機合成化学、有機結晶化学、有機液晶化学、有機磁気化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

「優先富化現象」と「正の磁気液晶効果」は、平衡系では起こりえない非平衡・非線形複雑系化学現象であるため、これらの発見の学術的意義は極めて大きい。本基盤研究により、２つの現象のメカニズムもほぼ解明され、それぞれ一般的現象として拡張可能であることが判明した。優先富化現象については、共結晶化により、ラセミ混晶のみならず一般的なラセミ体結晶の簡便な光学分割法として発展する可能性が高い。一方、有機ラジカル液晶性物質中でのスピングラス超常磁性の発現は、研究代表者らが開発した有機磁性混合ミセル中でも発現している可能性が高いため、今後メタルフリー有機超常磁性粒子としての実用的な展開を期待できる。