液液界面の磁化率測定法の開発と界面磁気特異反応の研究

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本研究では、反磁性物質の磁気マイクロ分析法の開発に向け、磁気応答速度が非常に速く、界面変形の寄与を受けない「磁気光学効果」を用いる測定法の検討を行った。昨年度は、ファラデー効果にパルス磁場を適用した顕微ファラデー測定装置を開発し、本年度はさらにその展開を図った。ファラデー回転は物質の「磁性」と「磁場による軌道のミキシング」に関連していることから、芳香族化合物であるフェロセンや、二重結合を有する分子のファラデー回転が大きいことに着目した。フェロセン集合体は偏光吸収を示すことから、ファラデー回転角の偏光依存性についての研究を行った。結果として、フェロセンは408nmにおいて磁気左旋性を示し、ファラデー回転は偏光吸収とは異なり、180°で2周期の偏光依存性が観測された。これは、ファラデーA(遷移モーメント)・B項(磁気光学遷移モーメント)の寄与から示されることがわかった。また水面とガラス基板で形成したフェロセン集合体において、A項とB項の寄与からガラス基板に比べ、水面上のフェロセン分子は水面に対して、垂直の方向を向いている割合が多いことが示された。二重結合を有する物質の測定においては、オレイン酸のファラデー画像と水のファラデー画像を同一の条件下で測定するファラデーイメージングを行った。結果として、オレイン酸は二重結合を有しているにも関わらず、ファラデー回転はわずかに水の方が大きいというイメージング結果が得られた。この理由としては、ファラデー回転角は分子密度が高いほど大きくなると予期されるため、分子鎖が長いオレイン酸は水に比べ、ファラデー回転角が小さい、ということが考えられる。ファラデーイメージングは、薄膜や微小透明液体、液液界面吸着物質、細胞などのサンプルに対して、特別な処理(蛍光のラベリング、増強剤など)を必要としない新規磁性イメージング法の可能性を秘めている。また、オレイン酸とリノール酸など、炭素鎖が同じで不飽和度が異なるような物質の磁気選別イメージングへの適用にも今後、大きく期待できる。