Creation of Itinerant Molecule Materials for Organic Spin Photonics

用于有机自旋光子学的流动分子材料的创建

• 批准号: 22H02158
• 负责人: 内田 幸明
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02158/
• 关键词: 液晶; 有機ラジカル; ラジカル-三重項対機構; 光磁気効果; スピン注入

本研究では、遍歴分子仮説に基づいて、液晶性の有機ラジカル化合物の設計を行い、室温付近での磁気秩序化を実現することを目的としている。本年度は、①有機ラジカル部位と三重項励起色素部位を分子内に共存させた化合物のラジカル-三重項対機構による光磁気効果を利用する戦略と、②分子内に二つのラジカル部位を持つ化合物の分子内磁気相互作用の光による誘起を利用する戦略について、検討を行った。①有機ラジカル部位として、化学的安定性に優れ、液晶性を阻害しない実績を有するジフェニルPROXYLを用い、三重項励起色素部位として、スピン偏極率が高い1,2-ジケトンの中でも、液晶性化合物と親和性の高い形状を持つベンジルを用いた、化合物の設計を行い、その一つが液晶性を示すことを確認した（論文執筆中）。次年度以降では別の液晶性有機ラジカルとの混合等により、光誘起磁気秩序化が起こる条件を探る。②アゾベンゼンで架橋された2つのキラルPROXYL基を持つ化合物を合成した。液晶性を示さないことが判明したが、アゾベンゼン部分のトランス-シス光異性化によって磁気特性が変化することを見出した。光異性化によりラジカル同士が接近し、交換相互作用が増加した。種々の検討を行い、Through-space分子内磁気相互作用を光学的に制御したと言えることがわかった（雑誌論文として出版済み）。光磁気効果の一種として、本研究で目指す磁気秩序化した液晶とともに用いることで、光スイッチ機能を付与できると考えられる。

This study aims at the design and implementation of organic compounds with liquid crystalline properties and the realization of magnetic ordering at room temperature. This year, we conducted research on (1) the utilization of photo-magnetic effects of organic molecules, triplet excitation pigment sites, and triplet excitation mechanisms in compounds, and (2) the utilization of photo-magnetic effects of intramolecular magnetic interactions in compounds, and (3) the utilization of organic molecules, triplet excitation pigment sites. (1) Organic phase structure, chemical stability, liquid crystal resistance, performance, use of PROXYL, triplet excitation pigment structure, high polarization ratio, high shape stability, design of compounds, and confirmation of liquid crystal resistance (in writing). In the next year, we will explore the conditions for the initiation of light-induced magnetic polarization by mixing different liquid crystal organic molecules and light. 2. The synthesis of PROXYL-based compounds. The liquid crystal property is determined by the optical anisotropy of the liquid crystal. The optical anisotropy is increasing and the exchange interaction is increasing. A study on the interaction between magnetic particles and molecules in the Through-space is presented. A kind of optical and magnetic effect is studied in this paper.

项目成果

Through-Space Magnetic Interaction of cis-Azobenzene Biradical

顺式偶氮苯双自由基的空间磁相互作用

• DOI: 10.1021/acs.cgd.2c01247
• 发表时间: 2023
• 期刊: Crystal Growth & Design
• 作者: Yoshiaki Uchida;Kenjiro Hino;Tatsuhisa Kato;Rui Tamura
• 通讯作者: Rui Tamura

Magnetic Properties of Photo-responsive Liquid Crystalline Nitroxide Radicals

光响应液晶氮氧自由基的磁性

• 发表时间: 2022
• 作者: Miu Hirata;Kazuki Hanada;Yuta Inukai;Yoshiaki Uchida;Norikazu Nishiyama
• 通讯作者: Norikazu Nishiyama