高磁気力による微小重力の生成と高機能性材料の叢生

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15085208
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 谷本 能文 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 教授 (10110743)
• 研究分担者: 藤原 好恒 広島大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (00209131) ; 大庭 亨 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助手 (30291793) ; 藤原 昌夫 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助手 (00199390) ; 岡嵜 正治 産業技術総合研究所, セラミックス研究部門, 統括研究員 (20169098) ; 中垣 良一 金沢大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (20159057)
• キーワード: 磁場効果 / 磁気力 / ローレンツ力 / 微小重力 / 磁気配向 / 強磁場

研究概要

最大磁場強度15T、最大磁気力1500T^2/mの縦型超伝導磁石を用いて、まず高磁気力場中の溶液の基礎的な性質を実験的に明らかにした。Diarylethene誘導体(D)のベンゼン溶液(無色)は紫外光励起により光異性化し溶液の色が赤紫色に変化する。そこで、Dのレーザー誘起対流の磁場中その場観察を試みた。試料溶液の入った石英セルの底を数秒間レーザー照射すると、セルの底から赤紫色の溶液の塊(スポット)が上昇する。ゼロ磁場ではスポットはゆっくりと上昇、-1500T^2/mの磁場中ではその速度は速くなった。一方+1200T^2/m(1.8G)の磁場中では、スポットはゆっくりと上昇したのち今度は逆にゆっくりと下降した(Uターン現象)。Dが吸収した光エネルギーは、一部は異性化反応に使われ、残りは熱エネルギーとなりベンゼン溶媒の温度上昇(体積膨張)に使われる。温度上昇により密度の下がったベンゼン溶液は上方に移動するが、-1500T^2/mではその運動が磁気力により加速され、逆に+1200T^2/mでは減速されたものと説明される。さらに、Dの光異性体の反磁性磁化率はDより小さく(絶対値は大きく)、そのためベンゼンの熱膨張による対流に加えて溶質の磁化率の変化による磁気力の増大がスポットのUターン現象を引き起こしたものと推定される。酸化チタン薄膜上への白金光析出パターンの磁場効果を検討したところ、磁場勾配のない15Tの極大磁場中では、地球磁場中と同様に光の当たる正方形パターンが形成された。一方、強い磁場勾配のある磁場中では、正方形の外側にも多量の白金が析出することを見出した。メカニズムについては現在検討中である。そのほか、生物分子素子「機能化微小管」、ビニルカルバゾール膜、メソポーラスシリカなどの磁気配向の研究を行い、それぞれ配向を示唆する結果を得ている。現在は実験条件を詰めているところである。

研究成果

• [文献書誌] R.B.Morgunov, S.Z.Shmurak, A.A.Baskakov, Y.Tanimoto: "Magnetosensitive Defects Generated during Plastic Straining of NaCl : Eu Crystals"Journal of Experimental and Theoretical Physics. 97. 754-762 (2003)
• [文献書誌] K.Chie, M.Fujiwara, Y.Fujiwara, Y.Tanimoto: "Magnetic Separation of Metal Ions"Journal of Physical Chemistry B. 107. 14374-14377 (2003)
• [文献書誌] Yu.A.Ossipyan, R.B.Morgunov, A.A.Baskakov, S.Z.Shmurak, Y.Tanimoto: "New Luminescence Bands Induced by Plastic Deformation of NaCl : Eu Phosphors"Physica. Status. Solidi a. 201. 148-156 (2004)
• [文献書誌] A.Katsuki, I.Uechi, Y.Tanimoto: "Effects of a High Magnetic Field on the Growth of 3-Dimensional Silver Dendrites"Bulletin of Chemical Society of Japan. 77. 275-279 (2004)
• [文献書誌] I.Uechi, A.Katsuki, L.Dunin-Barkovskiy, Y.Tanimoto: "3D-Morphological Chirality Induction in Zinc Silicate Membrane Tube Using a High Magnetic Field"Journal of Physical Chemistry B. 108. 2527-2530 (2004)
• [文献書誌] M.Fujiwara, K.Chie, J.Sawai, D.Shimizu, Y.Tanimoto: "On the Movement of Paramagnetic Ions in an Inhomogeneous Magnetic Field"Journal of Physical Chemistry B. 108(in press). (2004)