強磁性ソフトマテリアルを志向した有機ラジカル分子の設計と構造制御

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有機機能性材料の構築において、分子の自己組織化はナノからマイクロスケールの構造を精緻に制御する技術として注目を集めている。自己組織化材料として液晶と自己組織化ファイバーがある。液晶は液体の流動性と結晶の秩序性を併せ持ち、動的な秩序構造を形成する。一方、自己組織化ファイバーは弱い分子間相互作用により自己組織的に形成される。これらの自己組織化材料は分子設計や自己組織化プロセスを制御することで、集合構造と機能の制御が可能であるが、さらなる研究が求められている。特に、磁気特性を有する自己組織化繊維材料を開発する上で、分子の集積構造の制御および巨視的なファイバーの配向構造制御が、バルク材料としての機能発現に重要であると考えられる。当該年度は、まず、より高度な自己組織化ファイバーの配向制御手法の確立を目指した。スメクチック液晶を鋳型として利用し、ファイバー形成を温度条件により制御し、これまでにない格子状に配向したファイバー状集合体の作製に成功した。液晶の秩序構造を温度条件により制御することが、自己組織化ファイバーのより複雑な配向構造の制御に有用であることが分かった。また、π共役部位を有する分子からなる新たな光導電性自己組織化ファイバーの開発も行った。新たに開発した分子は熱履歴により分子間相互作用が異なる状態を形成し、異なる光導電特性を示した。分子の集積構造の制御によりファイバー状集合体の電子機能を制御することに成功した。また液晶分子の動的な集団的挙動を理解するために、光応答性液晶分子を用いて、超高速時間分解電子線回折測定を行ったところ、従来考えられていたより１万倍程度高速で液晶分子が集団的な運動をすることを明らかにした。以上の結果は、液晶材料の開発に新たな知見をもたらすとともに、自己組織化繊維材料の複雑な繊維構造の構築と高度な機能制御のための材料設計指針を与えると期待される。