液晶内部のキラル構造を解明
～擬ラセミ体を利用したキラル光学材料へ～

　日本大学文理学部（東京都世田谷区）の吉田純准教授と北里大学未来工学部（神奈川県相模原市）の渡辺豪教授、香川大学（香川県高松市）の原光生准教授、愛媛大学理学部（愛媛県松山市）の佐藤久子元教授（現　研究員（プロジェクトリーダー））らの研究グループは、属イオンを中心に持つキラル分子を開発し、このキラル分子が形成するカラムナー液晶の内部構造を明らかにするとともに、擬ラセミ体形成を利用した新たなキラル光学材料の開発手法を提案しました。
　カラムナー液晶は、ディスプレイ等に用いられるネマチック液晶とは異なり、２次元的秩序をもち、柔らかな半導体材料や強誘電体材料として注目される次世代マテリアルの１つです。一方、キラリティーをもつ分子（キラル分子）から構成される液晶において、分子がどのように配列しているかを明らかにすること、またそれを制御することは、重要な研究課題です。しかし、揺らぎをもつ液晶の内部構造を調査することは容易ではなく、特にラセミ体から形成されるカラムナー液晶における分子配列構造は謎とされてきました。本研究では、研究チームが独自に開発したキラルな金属錯体を用い、X線回折測定をはじめとする実験的手法と分子動力学（MD）シミュレーションを組み合わせることで、右手型分子と左手型分子が交互に積層した構造を明らかにしました。さらにこの知見を活かして、中心金属の異なる２種類の光学活性体（Δ-RuおよびΛ-Ir）の１:１混合物（擬ラセミ体）を調製し、これが純物質のラセミ体と同じくカラムナー液晶を発現することを見出しました。通常、ラセミ体は光学不活性ですが、今回の擬ラセミ体からなるカラムナー液晶は光学活性を示し、Δ-RuおよびΛ-Ir単体では見られないキラル光学特性を示すことが、振動円二色性分光法によって裏付けられました。
　以上、本研究は、これまで未知であったキラルなカラムナー液晶の内部構造を解明しただけでなく、カラムナー液晶を利用した新たなキラル光学材料の開発手法を提案するものであり、今後の応用展開が期待されます。これらの成果は2025年２月19日付の国際誌「Small」への掲載が決定し、2025年２月19日付で早期公開されました。

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