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液晶場での高配向な元素配列に基づく常温強磁性体の実現

研究課題

研究課題/領域番号 19K22213
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分35:高分子、有機材料およびその関連分野
研究機関千葉大学

研究代表者

桑折 道済  千葉大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80512376)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2019年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワードホルミウム / ランタノイド元素 / 磁性液晶 / カラムナー液晶 / ランタノイド / 液晶 / 自己組織化 / 磁性
研究開始時の研究の概要

常温で駆動する次世代磁気デバイス開発に向け、磁場を取り去った後も残留磁化を示す‘強磁性’を常温で発現する材料が重要である。我々は、新たな磁性体の開発に向け、高い磁性を示すランタノイド元素を複合した材料開発を行なっている。本研究では、自己組織化的に組み上がる液晶の秩序性を利用し、ランタノイド元素に高い配向秩序性を付与し、低エネルギープロセスで常温強磁性体を作製する新たな概念の確立に挑戦する。

研究成果の概要

我々は、新たなソフト磁性体の開発に向け、ランタノイド元素の中で最も高い磁性を示すホルミウムに着目した研究を行なっている。本研究では、自己組織化的に組み上がる液晶の秩序性を利用し、ホルミウムに高い配向秩序性を付与した常温磁性体の作製を目指して研究を行った。ホルミウムとβ-ジケトン型配位子を用いて作成した錯体は自発的にカラム状液晶を形成し、室温でネオジウム磁石に瞬時に応答する優れた磁気特性を示した。分子設計により、低エネルギープロセスで元素を高秩序に配向したカラム状集合体の発現指針を見出すことに成功した。今後これらの材料のより詳細な設計により、より磁気特性に優れた材料の作成が期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究期間においては、最終的な目的であった室温強磁性の発現には至らなかったが、分子設計により、低エネルギープロセスで元素を高秩序に配向したカラム状集合体構造の発現指針を見出すことができた。さらに、配位子の設計によって、カラム状液晶に加えて、ホルミウム中心元素とする双連続キュービック液晶を形成できる条件も合わせて見出した。今後これらのホルミウム含有液晶を基盤とする材料の詳細な設計により、より磁気特性に優れた材料の創出が期待される。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書

研究成果

(23件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Full-Color Magnetic Nanoparticles Based on Holmium-Doped Polymers2020

    • 著者名/発表者名
      Kohaku Kotona、Inoue Mizuki、Kanoh Hirofumi、Taniguchi Tatsuo、Kishikawa Keiki、Kohri Michinari
    • 雑誌名

      ACS Applied Polymer Materials

      巻: 2 ページ: 1800~1806

    • DOI

      10.1021/acsapm.0c00038

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Poly-β-Ketoester Particles as a Versatile Scaffold for Lanthanide-Doped Colorless Magnetic Materials2020

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Mikiya、Ando Koki、Inoue Mizuki、Kanoh Hirofumi、Yamagami Mai、Wakiya Takeshi、Iida Eiji、Taniguchi Tatsuo、Kishikawa Keiki、Kohri Michinari
    • 雑誌名

      ACS Applied Polymer Materials

      巻: 2 ページ: 2170~2178

    • DOI

      10.1021/acsapm.0c00149

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Nanogel particle-based lanthanide composites for transparent magnetic materials2019

    • 著者名/発表者名
      Kohri Michinari、Aoki Yukika、Kohaku Kotona、Kishikawa Keiki
    • 雑誌名

      Materials Letters

      巻: 254 ページ: 278~281

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.matlet.2019.07.090

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Acid-induced Control of Surface Properties Using a Catecholic Silane Coupling Reagent2019

    • 著者名/発表者名
      Kohri Michinari、Irie Saki、Yamazaki Shigeaki、Kohaku Kotona、Taniguchi Tatsuo、Kishikawa Keiki
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 48 ページ: 551~554

    • DOI

      doi.org/10.1246/cl.190138

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ellipsoidal Artificial Melanin Particles as Building Blocks for Biomimetic Structural Coloration2019

    • 著者名/発表者名
      Kohri Michinari、Tamai Yuki、Kawamura Ayaka、Jido Keita、Yamamoto Mikiya、Taniguchi Tatsuo、Kishikawa Keiki、Fujii Syuji、Teramoto Naozumi、Ishii Haruyuki、Nagao Daisuke
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 35 ページ: 5574~5580

    • DOI

      doi: 10.1021/acs.langmuir.9b00400

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Polarity-adjustable Columnar Liquid Crystalline Compound by Intermittent Voltage Application2019

    • 著者名/発表者名
      Ohno Takaya、Nagaoka Nozomi、Kohri Michinari、Taniguchi Tatsuo、Kishikawa Keiki
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 48 ページ: 315~318

    • DOI

      doi.org/10.1246/cl.180982

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of photochromic liquid core nanocapsules based on theoretical design2019

    • 著者名/発表者名
      Tsuru Yosuke、Kohri Michinari、Taniguchi Tatsuo、Kishikawa Keiki、Karatsu Takashi、Hayashi Masaki
    • 雑誌名

      Journal of Colloid and Interface Science

      巻: 547 ページ: 318~329

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.jcis.2019.04.008

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Artificial melanin particles: new building blocks for biomimetic structural coloration2019

    • 著者名/発表者名
      Kohri Michinari
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 51 ページ: 1127~1135

    • DOI

      doi.org/10.1038/s41428-019-0231-2

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Does Introduction of a Bent Tail Stabilize Biaxiality and Lateral Switching Behavior of Smectic A Liquid Crystal Phases of Rodlike Molecules?2019

    • 著者名/発表者名
      Koga Chiharu、Kohri Michinari、Taniguchi Tatsuo、Kishikawa Keiki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 123 ページ: 4324~4332

    • DOI

      doi: 10.1021/acs.jpcb.9b00589

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ホルミウム錯体の側鎖が分子集積構造に与える影響2021

    • 著者名/発表者名
      小見山夏緒・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      第38回高分子学会千葉地域活動若手セミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ランタノイド複合カラム状分子集合体の構築と磁気特性評価2020

    • 著者名/発表者名
      佐伯勇哉・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      第69回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ホルミウム元素を複合したカラム状磁性分子集合体の構築2020

    • 著者名/発表者名
      佐伯勇哉・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      第10回CSJ化学フェスタ2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ホルミウム含有高分子を用いる無着色磁性粒子の作製と利用2020

    • 著者名/発表者名
      桑折道済
    • 学会等名
      応用物理学会 磁気科学研究会第9回講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ランタノイド複合液晶材料の作製と磁性評価2020

    • 著者名/発表者名
      佐伯勇哉・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      応用物理学会 磁気科学研究会第9回講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ホルミウムを含む分子集合体の構築と磁気特性2020

    • 著者名/発表者名
      佐伯勇哉・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      第30回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ランタノイド元素複合カラムナー液晶相の発現と磁性評価2019

    • 著者名/発表者名
      佐伯勇哉・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      第23回液晶化学研究会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ランタノイド元素を複合したカラムナー液晶相の発現および磁性評価2019

    • 著者名/発表者名
      佐伯勇哉・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      019年日本液晶学会討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ランタノイド元素複合カラムナー液晶相の磁性評価2019

    • 著者名/発表者名
      佐伯勇哉・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ランタノイド元素複合化によるカラム状集合体の発現と磁場応答2019

    • 著者名/発表者名
      佐伯勇哉・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      第9回CSJ化学フェスタ2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ランタノイド複合化による自己集合体の形成と磁気特性2019

    • 著者名/発表者名
      佐伯勇哉・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      第29回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ランタノイド元素複合化によるカラム状集合体の発現と磁場応答2019

    • 著者名/発表者名
      佐伯勇哉・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      日本磁気科学会 第25回研究会 高分子・材料プロセス分科会研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 千葉大学ソフト材料化学研究室HP

    • URL

      http://chem.tf.chiba-u.jp/gacb03/saito/toppu.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] 磁性錯体化合物、フィルムおよびコロイド2021

    • 発明者名
      桑折道済, 岸川圭希, 佐伯勇哉
    • 権利者名
      桑折道済, 岸川圭希, 佐伯勇哉
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2)特願2021-048109
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-07-04   更新日: 2022-01-27  

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