高温で強磁性的挙動を示すキラル有機ラジカル液晶の低磁場・電場応答性に関する研究

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19350067
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能物質化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 田村 類 京都大学, 大学院・人間・環境学研究科, 教授 (60207256)
• 研究分担者: 津江 広人 京都大学, 大学院・人間・環境学研究科, 准教授 (30271711) ; 高橋 弘樹 京都大学, 大学院・人間・環境学研究科, 助教 (00321779) ; 酒井 尚子 京都大学, 大学院・人間・環境学研究科, 技術職員 (70447944)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: ラジカル液晶 / 強誘電性液晶 / 常磁性液晶 / 強磁性的相互作用 / 磁場配向 / キラル液晶 / 光学活性液晶

研究概要

We have achieved the synthesis of various neutral or ionic chiral radical liquid-crystalline (LC) compounds which have a nitroxide unit in the central portion of the molecule. Furthermore, we have observed the generation of spin glass-like strong magnetic interactions in their LC phases under weak magnetic fields. By means of electron paramagnetic resonance spectroscopy which is favored for the magnetic measurement at high temperatures, the relationship between the molecular and LC layer structures and the magnetic interactions has been clarified. Based on these results, the mechanism of the generation of unique magnetic interactions in the LC phases has been proposed.

研究成果

• [雑誌論文] Anisotropic and Inhomogeneous Magnetic Interactions Observed in All-Organic Nitroxide Radical Liquid Crystals. (2010)
  • 著者名/発表者名: Uchida, Y., Suzuki, K., Tamura, R., Ikuma, N., Shimono, S., Noda, Y., Yamauchi, J.
  • 雑誌名: Journal of The American Chemical Society 132 ページ: 9746-9752
  • 査読あり
• [雑誌論文] Second Harmonic Generation in a Paramagnetic All-Organic Chiral Smectic Liquid Crystal. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kogo, R., Araoka, F., Uchida, Y., Tamura R., Ishikawa, K., Takezoe, H
  • 雑誌名: Applied Physics Express 3 ページ: 041701
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and Ferroelectric Properties of New Chiral Liquid Crystalline Organic Radical Compounds. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ikuma, N., Suzuki, K., Uchida, Y., Tamura R., Aoki, Y, Nohira, H.
  • 雑誌名: Heterocycles 80 ページ: 527-535
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chiral Symmetry Breaking Phenomenon Caused by a Phase Transition. (2010)
  • 著者名/発表者名: Tamura, R., Iwama, S., Takahashi, H.
  • 雑誌名: Symmetry(Review) 2 ページ: 112-135
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of the Preferential Enrichment Phenomenon for Essential alpha-Amino Acids with a Racemic Crystal Structure. (2010)
  • 著者名/発表者名: Iwama, S., Horiguchi, M., Sato, H., Uchida, Y., Takahashi, H., Tsue, H., Tamura, R.
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 10 ページ: 2668-2675
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic-Field-Induced Molecular Alignment in the Achiral Liquid Crystal Spin-Labeled by a Nitroxyl Group in the Mesogen Core. (2009)
  • 著者名/発表者名: Uchida, Y., Tamura, R., Ikuma, N., Shimono, S., Yamauchi, J., Shimbo, Y., Takezoe, H., Aoki, Y, Nohira, H.
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry 19 ページ: 415-418
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric, Electrochemical and Magnetic Properties of Novel Ionic Liquid Nitroxides, and Their Use as an EPR Spin Probe. (2009)
  • 著者名/発表者名: Uchida, Y., Oki, S., Tamura, R., Sakaguchi, T., Suzuki, K., Ishibashi, K., Yamauchi, J.
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry 19 ページ: 6877-6881
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and Properties of C2-Symmetric Organic Radical Compounds Showing Ferroelectric Liquid Crystal Properties (2009)
  • 著者名/発表者名: Ikuma, N., Uchida, Y., Tamura, R., Suzuki, K., Yamauchi, J., Aoki, Y, Nohira, H.
  • 雑誌名: Molecular Crystals and Liquid Crystals 509 ページ: 108-117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Grigor'ev, I. A., Synthesis and Stereochemistry of Novel Rigid Nitroxide Biradicals Based on Paramagnetic Pyrrolidine Core. (2009)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, K., Mazhukin, D. G., Takahashi, H., Uchida, Y., Tamura, R.
  • 雑誌名: Heterocycles 78 ページ: 3091-3099
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Characteristics and Orientation of a New Nitroxide Radical in an Ordered Matrix. (2008)
  • 著者名/発表者名: Chumakova, N. A., Vorobiev, A. Kh., Ikuma, N., Uchida, Y., Tamura, R.
  • 雑誌名: Mendeleev Communications 18 ページ: 221-223
  • 査読あり
• [雑誌論文] Partial Resolution of Racemic trans-4-[5-(4-Alkoxyphenyl)- 2,5-dimethylpyrrolidine-1-oxyl-2-yl] benzoic Acids by the Diastereomer Method with (R)- or (S)-1-Phenylethylamine. (2008)
  • 著者名/発表者名: Uchida, Y., Uematsu, T., Nakayama, Y., Takahashi, H., Tsue, H., Tanaka, K., Tamura, R.
  • 雑誌名: Chirality 20 ページ: 282-287
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Characterization of Novel Radical Liquid Crystals Showing Ferroelectricity. (2008)
  • 著者名/発表者名: Uchida, Y., Tamura, R., Ikuma, N., Yamauchi, J., Aoki, Y., Nohira, H.
  • 雑誌名: Ferroelectrics 365 ページ: 158-169
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unusual Intermolecular Magnetic Interaction Observed in an All-Organic Radical Liquid Crystal. (2008)
  • 著者名/発表者名: Uchida, Y., Ikuma, N., Tamura, R., Shimono, S., Noda, Y., Yamauchi J., Aoki, Y, Nohira, H.,
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry 18 ページ: 2950-2952
  • 査読あり
• [雑誌論文] Paramagnetic All-Organic Chiral Liquid Crystals. (2008)
  • 著者名/発表者名: Tamura, R., Uchida, Y., Ikuma, N.
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry(Highlight) 18 ページ: 2872-2876
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enantiomeric Resolution of Racemic C2-Symmetric trans-2,5- Dimethyl-2,5-diphenylpyrrolidine and trans-2,5-Dimethyl-2,5-bis(3-hydroxy phenyl)pyrrolidine by a Diastereomer Method. (2008)
  • 著者名/発表者名: Uchida, Y., Nakayama, Y., Suzuki, K., Oki, S., Horiguchi, M., Tsue, H., Tamura, R
  • 雑誌名: Heterocycles 76 ページ: 875-881
  • 査読あり
• [雑誌論文] EPR Study of the Single Crystal of PROXYLs. (2008)
  • 著者名/発表者名: Noda, Y., Shimono, S., Baba, M., Yamauchi, J., Uchida, Y., Ikuma, N., Tamura, R.
  • 雑誌名: Applied Magnetic Resonances 33 ページ: 85-93
  • 査読あり
• [雑誌論文] Origin of the Difference in Phase Transition Behavior between Two Type of All-Organic Radical Liquid Crystals. (2008)
  • 著者名/発表者名: Uchida, Y., Tamura, R., Ikuma, N., Shimono, S., Takahashi, H., Yamauchi, J
  • 雑誌名: Advances in Science and Technology 55 ページ: 42-45
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Characterization of Novel All-Organic Liquid Crystalline Radicals. (2007)
  • 著者名/発表者名: Uchida, Y., Tamura, R., Ikuma, N., Shimono, S., Yamauchi, J., Aoki, Y., Nohira, H.
  • 雑誌名: Molecular Crystals and Liquid Crystals 479 ページ: 213-221
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis, Crystal Structure, and Magnetic Properties of 4-(2-Methyl-1-azaspiro[4.5]deca-1-oxyl-2-yl)phenol. (2007)
  • 著者名/発表者名: Uchida, Y., Matsuoka, N., Takahashi, T., Shimono, S., Ikuma, N., Tamura, R.
  • 雑誌名: Heterocycles 74 ページ: 607-616
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanistic Flexibility of Solvent-Assisted Solid-to-Solid Polymorphic Transition Causing Preferential Enrichment : Significant Contribution of ?/? and CH/??Interactions as Well as Hydrogen Bonds. (2007)
  • 著者名/発表者名: Horiguchi, M., Okuhara, S., Shimano, E., Fujimoto, D., Takahashi, H., Tsue, H., Tamura, R.
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 7 ページ: 1643-1652
  • 査読あり
• [学会発表] 優先富化現象を用いたキラルサイエンス (2011)
  • 著者名/発表者名: 田村類
  • 学会等名: 2nd Symposium on Chiral Science & Technology: Mesochemistry & Chemical Wisdom
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-03-02
• [学会発表] Recent Advances in Preparatioon and Magnetic Properties of All-Organic Chiral Nitroxide Radical Liquid Crystals (2010)
  • 著者名/発表者名: 田村類, et al.
  • 学会等名: 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Honolulu, USA.
  • 年月日: 2010-12-18
• [学会発表] Preferential Enrichment of Amino Acid-Organic Acid Cocrystals with a Racemic Crystal Structure. (2010)
  • 著者名/発表者名: 田村類, et al.
  • 学会等名: 2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • 発表場所: Honolulu, USA.
  • 年月日: 2010-12-15
• [学会発表] Preferential Enrichment of Amino Acids with a Racemic Crystal Structure. (2010)
  • 著者名/発表者名: 田村類, et al.
  • 学会等名: 9th International Workshop on Crystal Growth of Organic Materials
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2010-08-07
• [学会発表] Preferential Enrichment Phenomenon of Amino Acids with Racemic Crystal Structure. (2010)
  • 著者名/発表者名: 田村類, et al.
  • 学会等名: 22nd International Symposium on Chirality
  • 発表場所: Sapporo, Japan.
  • 年月日: 2010-07-14
• [学会発表] Ferroelectric and Unusual Magnetic Properties of All-Organic Chiral Nitroxide Radical Liquid Crystals. (2009)
  • 著者名/発表者名: 田村類, et al.
  • 学会等名: 3rd Japanese-Russian Workshop on Open Shell Compounds and Molecular Spin Devices
  • 発表場所: Awaji Island, Japan.
  • 年月日: 2009-11-18
• [学会発表] Ferroelectric and Ferromagnetic Properties of All-Organic Chiral Nitroxide Radical Liquid Crystals. (2009)
  • 著者名/発表者名: 田村類, et al.
  • 学会等名: 19th International Conference on the Chemistry of Organic Solid State
  • 発表場所: Sestri Levante, Italy.
  • 年月日: 2009-06-18
• [学会発表] Paramagnetic All-Organic Chiral Liquid Crystals as Soft Magnetic Materials. (2009)
  • 著者名/発表者名: 田村類, et al.
  • 学会等名: 4th East Asia Symposium on Functional Dyes and Advanced Materials
  • 発表場所: Osaka, Japan.
  • 年月日: 2009-06-03
• [学会発表] Ferroelectric and Ferromagnetic Properties of All-Organic Nitroxide Radical Liquid Crystals. (2008)
  • 著者名/発表者名: 田村類, et al.
  • 学会等名: The IUMRS International Conference in Asia
  • 発表場所: Nagoya, Japan.
  • 年月日: 2008-12-12
• [学会発表] 有機ラジカル液晶の強磁性と強誘電性および磁気電気相互作用. (2008)
  • 著者名/発表者名: 田村類
  • 学会等名: 日本液晶学会主催 「液晶物理・物性」 「液晶化学・材料」 「ソフトマター」研究フォーラム合同講演会『周期構造と機能』
  • 発表場所: 三浦市
  • 年月日: 2008-11-21
• [学会発表] Ferromagnetic and Ferroelectric Properties of Paramagnetic All-Organic Liquid Crystals Containing a Chiral Cyclic-Nitroxide Unit. (2008)
  • 著者名/発表者名: 田村類, et al.
  • 学会等名: 5th International Conference on Nitroxide Radical (SPIN 2008)
  • 発表場所: Ancona, Italy
  • 年月日: 2008-09-11
• [学会発表] キラル分子間の分子認識:優先富化現象の分子メカニズム (2008)
  • 著者名/発表者名: 田村類
  • 学会等名: 第298情報計算化学生物(CBI)学会研究講演会(『低分子X 線解析から分かること:構造解析から分子設計へ』)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-07-21
• [学会発表] Ferroelectric and Mesoscopical-Magnetic Properties of All-Organic Chiral Nitroxide Radical Liquid Crystals. (2008)
  • 著者名/発表者名: 田村類
  • 学会等名: 3rd International Conference on Smart Materials, Structures and Systems (CIMTEC)
  • 発表場所: Acireale, Italy.
  • 年月日: 2008-06-10
• [学会発表] 相転移による対称性の破れに起因する2つの複雑系化学現象?優先富化現象と有機ラジカル液晶の強磁性的挙動. (2007)
  • 著者名/発表者名: 田村類
  • 学会等名: 日本プロセス学会2007 サマーシンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20070800
• [学会発表] Control of Polymorphic Transition Inducing Preferential Enrichment by Modifying Molecular Structures or Adding Seed Crystals. (2007)
  • 著者名/発表者名: 田村類
  • 学会等名: 8th Conference of the Asian Crystallographic Association
  • 発表場所: Taipei, Taiwan.
  • 年月日: 2007-11-05
• [学会発表] Chiral Separation via Preferential Enrichment. (2007)
  • 著者名/発表者名: 田村類
  • 学会等名: 15th Larson Workshop
  • 発表場所: Madison, USA.
  • 年月日: 2007-10-09
• [学会発表] Ferroelectric and Magnetic Properties of All-Organic Radical Liquid Crystals (2007)
  • 著者名/発表者名: 田村類, et al.
  • 学会等名: 11th Ferroelectric Liquid Crystal Conference
  • 発表場所: Sapporo, Japan.
  • 年月日: 2007-09-03
• [学会発表] Synthesis and Ferroelectric and Ferromagnetic Properties of All-Organic Liquid Crystalline Radicals. (2007)
  • 著者名/発表者名: 田村類, et al.
  • 学会等名: Post-Symposium of ISNA in Himeji/Harima on Functional Aromatic Compounds,
  • 発表場所: Hyogo, Japan.
  • 年月日: 2007-07-30
• [図書] キラル有機ラジカル液晶の合成と磁気電気物性, (液晶-構造制御と機能化の最前線-)(加藤隆史監修) (2010)
  • 著者名/発表者名: 田村類, 内田幸明, 鈴木克明
  • 総ページ数: 179-192
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] California, American Scientific Publishers (2009)
  • 著者名/発表者名: Rui Tamura, Naohiko Ikuma, Satoshi Shimono, Soft Nanomaterials, H.S.Nalwa (ed.)
  • 総ページ数: 257-277
• [図書] Application in Chemistry, Biochemistry, and Materials Science (2008)
  • 著者名/発表者名: Rui Tamura, Nitroxide
  • 総ページ数: 303-329
  • 出版者: Wiley-VCH
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.users.iimc.kyoto-u.ac.jp/~z59081/
• [産業財産権] 新規有機常磁性イオン液体化合物及びそれを含む支持電解質 (2008)
  • 発明者名: 田村類・内田幸明・沖成昭・酒井健一
  • 権利者名: 東レ・ファインケミカル(株)
  • 産業財産権番号: 特許,特許公開2009-215182
  • 出願年月日: 2008-03-07
• [産業財産権] 新規液晶化合物及びその分子集合体の移動を制御する方法 (2008)
  • 発明者名: 田村類・内田幸明・鈴木克明・酒井健一
  • 権利者名: 東レ・ファインケミカル(株)
  • 産業財産権番号: 特許,特許公開2009-215187
  • 出願年月日: 2008-03-07
• [産業財産権] 分子集合体の移動を制御する方法 (2007)
  • 発明者名: 田村類・内田幸明・伊熊直彦
  • 権利者名: 東レ・ファインケミカル(株)
  • 産業財産権番号: 特許,特許公開2009-079020
  • 出願年月日: 2007-09-27