ブックタイトル日本結晶学会誌Vol58No1

概要

日本結晶学会誌Vol58No1

4 日本結晶学会誌 第58 巻 第1 号（2016）持田智行ムなどの塩でもしばしば見られるが，本系では長鎖化合物でも層状構造をもたない場合も多い．例えば図6aの塩および関連物質では，分子が交互に配置している．7）図6bには，1,2,3-置換ベンゼンを配位子とする塩の層状構造を示した．8）異性体である1,3,5- 置換体がより低融点なのは，こうした層状構造をとりにくいためと推測される．次節以降では，結晶構造解析が物性の理解に役立った研究例を，2 つ紹介する．5．磁性イオン液体の相変化に対する磁場効果本節では，フェロセン系磁性イオン液体で見出された，固液転移に対する磁場効果について紹介する．フェロセンのカチオンは一軸磁気異方性をもち，分子の5 回軸が磁場方向を向きやすい特徴がある．すなわちフェロセン系イオン液体は，磁気異方性分子からなる特異な磁性流体である．普通の物質では，融解・凝固に対する磁場の影響はほとんどないが，本系では，磁気異方性に基づく顕著な磁場効果が見出された．5），6）図7 の挿入図に示したイオン液体は，室温付近に融点をもつ緑色の磁性流体である．この物質は単純な常磁性であり，弱磁場中（例えば0.1 T以下）では，磁化率は融点付近でわずかな変化を示すのみである．しかし，より強い磁場中（例えば0.5 T）で液体を冷却すると，結晶化に伴って磁化率が顕著に増加する（図7）．この状態から逆に昇温すると，ヒステリシスを伴って結晶が融解し，磁化率は再び液体の値に戻る．結晶化に伴う磁化率の増加は分子の磁気異方性に由来しており，磁場で分子配向が揃いつつ結晶化が起こることに起因する．0 ～ 1 Tの間では，磁場を強めると配向度が増加して結晶相の磁化率が増加し，2 T 程度でほぼ飽和に達する．つまりこの物質は，結晶相の配向性・磁化率を，弱磁場で良好に制御できる材料である．この磁場配向現象は，偏光顕微鏡観察でも直接視認できた（図8）．この液体を冷却して凍らせると，微細な多結晶の集合体が生じる．ところが，冷却時に0.5 T 程度の通常の磁石を近づけておくと，磁場と垂直方向に明確図5 ［Fe（C5Me4R）（C5Me4H）］［PF6］の結晶構造．（Crystalstructures of ［Fe（C5Me4R）（C5Me4H）］［PF6］.）（a）R＝Bu，（b）R＝Hexの塩．図6 ［Ru（C5H5）L］［PF6］の結晶構造．（Crystal structuresof ［Ru（C5H5）L］［PF6］.）（a）L＝C6H5 （OC6H12CN），（b）L＝ 1,2,3-C6H4 （ OC18H37）3 の塩．図7 ［Fe（C5Me4Bu）（C5Me4H）］［Tf2N］の磁化率の温度依存性（. Magnetic susceptibilities of［ F（e C5Me4Bu）（C5Me4H）］［Tf2N］.）0.1 T，0.5 Tで測定したデータをそれぞれ黒丸，白丸で示した.図8 ［Fe（C5Me4Bu）（ C5Me4H）］［ Tf2N］のガラスプレート上での偏光顕微鏡写真（ 室温）．（Polarized opticalmicroscopy images of［ F（e C5Me4Bu（）C5Me4H）［］Tf2N］on a glass plate at room temperature.）（a）液体状態，（b）そのまま結晶化した場合，（c）0.6 Tの磁場下で結晶化した場合．