筑波大学：成功在液晶中合成聚噻吩

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摘   要：研究小组发现，通过在液晶中进行化学合成，可以从光学惰性单体中获得具有光学活性的共轭高分子。此次将侧链中含有苯氧自由基的低聚噻吩作为单体，在具有螺旋结构的胆固醇液晶中进行电解聚合，合成了具有有机自由基的聚噻吩。

关键词：共轭高分子、胆固醇液晶、聚噻吩、螺旋结构、螺旋自旋聚合物

筑波大学在手性（镜像异构）螺旋结构的液晶中合成了侧链具有稳定自由基的聚噻吩。

导电高分子作为不含无机物的导电体（合成金属）一直备受关注。导电高分子的前驱体——共轭高分子不仅具有导电性，还具有发光、光的旋转与吸收等性质，因此，将其作为代替无机材料的新型光学材料的开发也在不断推进，但是关于其磁性的研究尚未取得进展。

筑波大学的研究小组正在探索磁性高分子的新型合成方法。此前已经发现，通过在液晶中进行化学合成，可以从光学惰性单体中获得具有光学活性的共轭高分子。于是此次进行了具有螺旋磁性的有机高分子的合成。

首先，将侧链中含有苯氧自由基的低聚噻吩作为单体，在具有螺旋结构的胆固醇液晶中进行电解聚合，合成了具有有机自由基的聚噻吩。

另外，对于同一单体，使用超导磁铁在磁通量密度为6T的情况下，进行液晶磁场电解聚合，在沿磁场方向定向的螺旋液晶矩阵中发生聚合，观察到显示磁域的螺旋条纹。

通过电化学测定，确认了苯氧自由基和极化子（导电性高分子的电荷载体）分别形成为主链的电荷载体。此外，通过电子自旋共振光谱测定，还确认了高分子侧链的自旋源为苯氧自由基（g值：2.00415）。另外，通过光谱学测定，发现侧链的自旋也处于具有光学活性的螺旋状态。

通过表面观察和磁光谱测定，该聚噻吩薄膜是具有定向拟域结构的螺旋自旋聚合物，显示出磁、电、光活性。该研究成果为有机手性磁铁和分子自旋电子学的发展提供了新的方向。

针对此次合成的多噻吩，在调查外部磁场引起的磁化率变化与光学活性的关系的同时，计划今后推进磁光学活性塑料材料的开发。生物体内也通过心跳和脑波等产生磁现象，此外，信鸽和鳗鱼等动物的脑内都有感应磁的传感器。

研究小组表示，由于这些磁现象也被认为与具有螺旋结构的蛋白质有关，因此本研究在从有机高分子接近无机物磁性的同时，有可能成为阐明生物磁现象的材料。

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