2015 Fiscal Year Annual Research Report
電荷移動錯体結晶内分子環境の動的制御による強誘電性の獲得
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26620054
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
原田 潤 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (00313172)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 分子性固体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
強誘電体とは，電気双極子が整列してマクロな分極が保持され(自発分極)，その分極の向きを外部電場印加によって反転できる物質である．そのスイッチ可能な自発分極は，不揮発性メモリーなど様々な応用例がある．これまで多くの強誘電性結晶が報告されているが，そのほとんどは無機酸化物であり，純粋な有機分子からなる強誘電性結晶を設計することは困難とされている．本研究では，電荷移動錯体(CT錯体)結晶中での極性有機分子の回転運動を利用して，強誘電性を示す分子性結晶の開発を目指して結晶設計を行った．
初年度は比較的大きな双極子モーメントを持つテトラブロモ無水フタル酸(TBPA)をアクセプターとし，ドナーとしてヘキサメチルベンゼン，コロネン，ペリレンのような，無極性の多環芳香族炭化水素を用いてCT錯体の単結晶を作製した．これらの結晶について単結晶X線構造解析，DSC測定，誘電率測定を行ったところ，その多くにおいてアクセプター分子の配向の乱れと，面内回転運動およびそれに由来する誘電応答と相転移が観測された．そしてその相転移は極性アクセプター分子の配向の秩序－無秩序化に由来するものであった．また，最終年度の研究では，テトラクロロ無水フタル酸(TCPA)など他の極性アクセプター分子を用いた場合でも多くのCT錯体結晶が誘電応答と相転移を示すことが分かった．従ってこのタイプのCT錯体結晶は極性分子の回転と相転移による分子環境の対称性変化が比較的容易に起こり，強誘電体結晶探索の有望なターゲットであることが明らかとなった．
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