導電性高分子は電気が流れる物質であることから、合成金属と呼ばれることがあります。導電性高分子の前駆体である共役系高分子は、導電性のみならず、発光や光の回転・吸収といった性質を付与した、無機材料に代わる新しい光学材料としての開発も進められています。特に、分子が右、あるいは左巻きのらせん状（ヘリカル）に成長した共役系高分子は、円偏光を発光したり、光を回転させる性質を持っています。さらに、合成金属の性質として、磁性に関する研究が進んでいます。
本研究では、磁性源として側鎖に安定なラジカルを有するポリチオフェンを、キラル（鏡像異性）でヘリカルな構造を持つ液晶中で合成しました。その結果、得られた高分子は液晶のヘリカル構造を転写し、ラジカル（スピン）がヘリカル状に配列していることが分かりました。さらに、超伝導マグネットでこれを配向させたところ、無機化合物の磁気ドメインに似たストライプ構造が一方向に配列していました。合成条件によってヘリカル状にも磁気ドメイン様ストライプ状にも配列する有機高分子の合成例は、本研究結果が初めてです。
生体内にも心拍や脳波などにより生じる磁気現象があり、また、伝書バトやウナギなどは、脳内に磁気を感知するセンサーがあると言われています。これらは、ヘリカル構造を持つタンパク質と関連するとも考えられることから、本研究は、有機高分子から無機物質の磁性に迫るとともに、生体の磁気現象を解明するための材料となる可能性があります。
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プレスリリース
研究代表者
筑波大学数理物質系
後藤 博正 准教授
大瀧 雅士 大学院理工情報生命学術院博士後期課程3年
掲載論文
【題名】 Oriented quasi-domain structure of helical spin polymer prepared by electrochemical polymerization in cholesteric liquid crystal under magnetic field, showing helical stripes magnetic domain
（磁場中コレステリック液晶中で電解重合により合成したヘリカルスピンポリマーのヘリカルストライプ磁区を示す擬ドメイン様構造） 【掲載誌】 Materials Advances (Royal Chemical Society) 【DOI】 10.1039/D3MA00161J