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高い磁気力を等方的に得られる3次元ナノ構造磁性体の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K18994
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) 2021-07-09 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023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)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードランタニド錯体 / ホルミウム / 超分子球アレイ / ミセルキュービック液晶 / 磁性材料 / 7配位型錯体 / 放射光SAXS測定 / ミセル状キュービック液晶 / SAXS測定 / PDF解析 / ランタノイド / キュービック液晶 / 磁性
研究開始時の研究の概要

我々はこれまでに、磁気特性に優れるホルミウムと、β-ジケトン型分子からなるディスク状分子を、自己組織化的に積み上げることで1次元カラムナー磁性液晶を構築した。本研究では、室温でキュービック液晶を形成するβ-ジケトン型分子構造を探索し、ホルミウムが3次元的に配列したナノ構造磁性体を構築する。磁性体であるホルミウムの配列構造を3次元空間で制御することで、どの方向からも等方的に高い磁気力を発揮できる磁性材料の創出に関する、新たな概念の確立に挑戦する。

研究成果の概要

磁性体をナノスケールで配列した「ナノ構造磁性体」は、その構造に起因した新規な磁性や機能を示す。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、ホルミウムを中心金属としてβ-ジケトン型配位子3分子と水1分子が配位した7配位型のホルミウム錯体が、室温で自発的にミセルキュービック液晶を形成することを見出した。放射光X線散乱測定を主とする実験的な検討に加え、MD計算による計算科学的な手法も含めて包括的に検討することで、3つのホルミウム錯体が1つの超分子球を形成し、それらがBCC構造を形成することを明らかにした。

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、ホルミウムの配列構造を3次元的に制御し、どの方向からも等方的に高い磁気力を発揮できる磁性材料の創出に成功し、その詳細な内部構造の知見も得た。本プロセスは、自己組織化的に元素を3次元空間上に等方的に配置し階層構造を形成できる特徴がある。本手法の利点は、ホルミウム以外のランタノイド元素を用いてもBCC構造が形成されることである。ランタノイド元素は、元素の種類に応じて特性が異なり、磁性のみならず発光特性を有する材料作製へと展開可能である。今後、BCC構造以外のミセルキュービック液晶相の発現や、特異な階層構造に起因する機能創発が期待される。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (18件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Magnetic Supramolecular Spherical Arrays: Direct Formation of Micellar Cubic Mesophase by Lanthanide Metallomesogens with 7‐Coordination Geometry2024

    • 著者名/発表者名
      Komiyama Nao、Ohkubo Takahiro、Maeda Yoshiki、Saeki Yuya、Ichikuni Nobuyuki、Masu Hyuma、Kanoh Hirofumi、Ohara Koji、Takahashi Ryunosuke、Wadati Hiroki、Takagi Hideaki、Miwa Yohei、Kutsumizu Shoichi、Kishikawa Keiki、Kohri Michinari
    • 雑誌名

      Advanced Science

      巻: 2309226 号: 20 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1002/advs.202309226

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Molecular Dynamics Studies of the Ho(III) Aqua-tris(dibenzoylmethane) Complex: Role of Water Dynamics2023

    • 著者名/発表者名
      Ohkubo Takahiro、Komiyama Nao、Masu Hyuma、Kishikawa Keiki、Kohri Michinari
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 62 号: 30 ページ: 11897-11909

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.3c01277

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Colorless Magnetic Colloidal Particles Based on an Amorphous Metal‐Organic Framework Using Holmium as the Metal Species.2022

    • 著者名/発表者名
      Fujita Yuta、Kohaku Kotona、Komiyama Nao、Ujiie Kazuya、Masu Hyuma、Kojima Takashi、Wadati Hiroki、Kanoh Hirofumi、Kishikawa Keiki、Kohri Michinari
    • 雑誌名

      ChemNanoMat

      巻: 8 号: 7

    • DOI

      10.1002/cnma.202200078

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ランタノイド二核錯体からなるカラムナー液晶相の発現および磁性評価2023

    • 著者名/発表者名
      前田芳紀・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      第24回液晶化学研究会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 気液界面を利用するホルミウム錯体からなる自立液晶フィルムの作製2023

    • 著者名/発表者名
      峯卓也・小見山夏緒・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      第24回液晶化学研究会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 七配位ランタノイド錯体による室温でのミセルキュービック液晶の作製2023

    • 著者名/発表者名
      桑折道済・小見山夏緒・大窪貴洋・一國伸之・尾原幸治・三輪洋平・沓水祥一・岸川圭希
    • 学会等名
      2023年日本液晶学会討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ホルミウム二核錯体が形成する自己組織化構造と磁気特性2023

    • 著者名/発表者名
      前田芳紀・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      2023年日本液晶学会討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ホルミウム錯体の自己組織化挙動におけるアニーリングの効果2023

    • 著者名/発表者名
      峯卓也・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      2023年日本液晶学会討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ホルミウム二核錯体を基盤とするカラム状分子集合体の構築と磁気特性評価2023

    • 著者名/発表者名
      前田芳紀・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      第13回CSJ化学フェスタ2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 金属錯体の自己組織化による室温での立方晶液晶相の発現と磁気特性2022

    • 著者名/発表者名
      小見山夏緒・三輪洋平・沓水祥一・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      第71回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ホルミウム錯体からなる超分子球の作製と磁気特性2022

    • 著者名/発表者名
      小見山夏緒・大窪貴洋・三輪洋平・沓水祥一・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      第71回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 二核ホルミウム錯体を基盤とする磁性分子集合体の作製2022

    • 著者名/発表者名
      前田芳紀・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      第71回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ホルミウム錯体からなる超分子球が形成する非連続キュービック液晶2022

    • 著者名/発表者名
      小見山夏緒・大窪貴洋・三輪洋平・沓水祥一・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      2022年日本液晶学会討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ランタノイド錯体が形成する自己組織化構造と磁気/発光特性2022

    • 著者名/発表者名
      小見山夏緒・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      2022年日本液晶学会討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ホルミウム錯体からなるナノサイズの粒子状集合体の周期構造の構築と物性評価2022

    • 著者名/発表者名
      小見山夏緒・大窪貴洋・加納博文・三輪洋平・沓水祥一・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      第73回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ホルミウム二核錯体を基盤とするカラムナー液晶の作製と磁気特性2022

    • 著者名/発表者名
      前田芳紀・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      第32回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ホルミウム含有分子集合体の作製と磁気特性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70回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ホルミウム錯体を基盤とした磁性キュービック液晶の作製2021

    • 著者名/発表者名
      小見山夏緒・佐伯勇哉・三輪洋平・沓水祥一・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      2021年日本液晶学会討論会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ホルミウム錯体を基盤とした磁場応答性キュービック液晶の作製2021

    • 著者名/発表者名
      小見山夏緒・佐伯勇哉・三輪洋平・沓水祥一・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      第11回CSJ化学フェスタ2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ホルミウム錯体を基盤とするキュービック液晶の作製と磁気特性2021

    • 著者名/発表者名
      小見山夏緒・佐伯勇哉・三輪洋平・沓水祥一・岸川圭希・桑折道済
    • 学会等名
      第31回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ホルミウム錯体の自己組織化による室温でのキュービック液晶相の発現と磁気特性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39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
      2021 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
      2023 実績報告書 2022 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
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-07-13   更新日: 2025-01-30  

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