JPH0218390A - 方向性構造を有する物質の製造方法 - Google Patents

方向性構造を有する物質の製造方法

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JPH0218390A
JPH0218390A JP16844188A JP16844188A JPH0218390A JP H0218390 A JPH0218390 A JP H0218390A JP 16844188 A JP16844188 A JP 16844188A JP 16844188 A JP16844188 A JP 16844188A JP H0218390 A JPH0218390 A JP H0218390A
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diamagnetic
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magnetic
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JP16844188A
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Toshihiko Sakuhara
寿彦 作原
Muneyuki Date
伊達 宗行
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Seiko Instruments Inc
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Seiko Instruments Inc
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08HDERIVATIVES OF NATURAL MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08H1/00Macromolecular products derived from proteins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/54Additives having no specific mesophase characterised by their chemical composition
    • C09K19/56Aligning agents
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/42Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of organic or organo-metallic materials, e.g. graphene

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は方向性構造を有する物質の製造方法に関し、具
体的にはヘンゼン環、酸アミド結合基などを有する有機
化合物あるいは高分子化合物を高次に配向させる方法で
あり、工業的な応用としては、構造材料、機能材料とし
て広範に使用が可能な物質の製造方法である。
〔発明の概要〕
本発明は、これまで反磁性が弱く磁場配向を生しるのが
困難である反磁性物質に対し、臨界容量という概念を導
入し、該反磁性物質を臨界容量を超える大きさの粒子に
まで育成し、磁場配向させる2段階に分け、反磁性物質
の磁場配向を可能にした製造方法であり、高度に配向し
た有機化合物あるいは高分子化合物を得ることができる
概念的に上述した方法を実施するため本発明で導入した
臨界容量という概念を説明する。ヘンゼン環はリング内
に電流が流れ易い。それでリング面に垂直に磁場をかけ
ると大きな反磁性が出る。
反磁性は外部からかけられた磁場と反対の磁極を作るた
めエネルギー的に損である。そこで反磁性が生じないよ
うにするため、分子が回転しリング面を磁場に平行にす
る。これが反磁性による磁場配向であるが、しかし、ベ
ンゼン環が磁場配向するといってもそのエネルギーはご
く僅かである。
−aに異方性帯磁率(Δχ)を用いると異方性エネルギ
ーは(Δχ・B2)/2 (Bは磁場)となる。
このエネルギーが温度のエネルギーkT(ここでkはボ
ルツマン定数、Tは温度)を越えなければ磁場配向はほ
とんど生じない。ベンゼン環の場合10テスラの磁場を
かけても10−’Lか磁場配向を生じない、そこで方向
性をそろえて重合あるいは会合し、ある大きさにまで成
長させる。この集団中の異方性反磁性分子の数をn個と
すると、異方性エネルギーは(n・Δχ・B2)/2と
n倍になる。
一方、温度のエネルギーkTは、n個の内部エネルギー
は問わず、その全体の向きの自由度に対して見れば依然
としてkTであり、この異方性エネルギーが温度のエネ
ルギーを越えるn、Bの組み合わせを用いることで磁場
配向が可能となる。つまり、(n・Δχ・Bす/2=k
Tとなるn個集団の体積が臨界容量であり、磁場強度が
Bのとき、(n・Δχ・B 2)/2≧kTが成立する
n個集団であれば磁場配向が可能となる。ベンゼン環を
例にとると8テスラの磁場中で10’個程度の異方性反
磁性分子数の集団で磁場配向が可能となった。
本発明はこの新しい概念を臨界容量とし、この理論的背
景をもとに、反磁場物質を含む有機化合物、高分子化合
物をこの臨界容量を越えるサイズに重合あるいは会合に
より成長させ、磁場により配向させることで、従来困難
であった反磁性物質を磁場配向可能とした製造方法であ
る。
〔従来の技術〕
方向性構造を有する物質としては高分子フィルムや繊維
が良く知られているが、この製造方法の代表的なものを
列挙すると、超延伸法、固体押出法、ゾーン延伸法、誘
電加熱延伸法、繊維状結晶成長法、ゲル繊維超延伸法、
単結晶マット超延伸法、フロー延伸法、液晶紡糸法など
がある。これらはいずれも押出し、延伸といった機械的
手法を用いるものである。
一方、磁場による配列としては強磁性体あるいはフェリ
磁性体が知られている。その代表的な例としては、フェ
ライトを利用した磁気テープ等の記録媒体として実用化
されている。
しかし、ベンゼン環、ペプチド結合基等は反磁性であり
、これらを骨格とする有機化合物あるいは高分子化合物
は磁場配向させることが困難であった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は、従来磁場配向を生じるのが困難であっ
た反磁性物質を磁場配向により、方向性構造を有する物
質を得る製造方法を提供することにある。
(課題を解決するための手段〕 本発明では、反磁性物質をその磁気異方性軸をそろえ、
会合あるいは重合させることである大きさの粒子にまで
成長させ、これに磁場をかけることで配向させ、固定化
することで反磁性物質を磁場により方向性構造を有する
物質にすることを可能にする。
〔作用〕
方向性構造を有する物質は、力学特性を向上させた構造
材料、高配向性を利用した機能材料として、化学工業、
電子工業にとって重要な材料となっている。
本発明は、上述した方向性構造を有する物質を磁場配向
により作製する製造方法を提供したものである。具体的
に作用を述べると、本発明では、臨界容量という概念を
導入し、臨界容量を越える粒子まで反磁性物質を育成し
、これに磁場をかけることで方向性構造を有する物質を
製造するという、二段階に分けた製造方法を用いること
で、従来困難であった、有機化合物、高分子化合物等の
反磁性物質を磁場配向可能にしたものである。この製造
方法により作製した方向性構造を有する物質は、高配向
性を示し、力学特性の向上した構造材料、高配向性を利
用した機能材料を提供することを可能とした。
〔実施例〕
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明す(実施例
1) 本実施例では、まず反磁性による磁場配向について説明
し、本発明の根幹をなす臨界容量に関しデータを基に説
明する。
ベンゼン環を例にとると、ベンゼン環はリング内に電流
が流れ易い。そこでリング面に垂直に磁場をかけると大
きな反磁性が出る。反磁性は外部からかけられた磁場と
反対の磁極を作るためエネルギー的にt員である。そこ
で反磁性が生じないようにするため、分子が回転しリン
グ面を磁場に平行にする。これが反磁性による磁場配向
であるが、しかし、ベンゼン環が磁場配向するといって
も、そのエネルギーはごく僅かである。一般に異方性帯
磁率(Δχ)を用いると異方性エネルギーは(Δχ・B
2)/2 (Bは磁場)となる。このエネルギーが温度
のエネルギーkT(ここでkはボルツマン定数、Tは温
度)を越えなければ磁場配向はほとんど生じない。ベン
ゼン環の場合10テスラの磁場をかけても10−’I、
か磁場配向を生じない。10−hはつまり100万個に
1個しか磁場配向を生じないということである。そこで
方向性をそろえて重合あるいは会合し、ある大きさまで
成長させる。この集団中の異方性反磁性分子の数をn個
とすると、異方性エネルギーは(n・Δx −B2)/
2とn倍になる。
一方、温度のエネルギーkTは、n個の内部エネルギー
を問わなければ、その全体の向きは自由度に対して見れ
ば依然としてkTであり、この異方性エネルギーが温度
のエネルギーを越えるn、  Bの組み合わせを用いる
ことで磁場配向が可能となる。本発明ではこのn個集団
の体積を臨界容量と定義し、これを越える磁場を用い反
磁性の磁場配向を可能にした。実際に、ベンゼン環の方
向を揃えて結晶化させた単結晶グラファイトを用い実験
を行った結果を示す。第1図に磁場とベンゼン環に換算
したR界容量の分子数及びす・イズを示す。
この曲線は異方性エネルギーと温度のエネルギーが等し
くなる点のプロットであり、この曲線及びこれを越える
ところでは磁場による配向が生じることを示す。それで
は、反磁性物質が実際にどの程度の方向性が生じるかを
示すデータを第2図に示す。これは横軸に異方性エネル
ギーと温度のエネルギーの比(これをaとする)をとり
、縦軸に配向度をとったものである。異方性エネルギー
と温度のエネルギーが等しい時、つまりa=lの場合、
配向度<rn>は約0.15となり15%の配向が達成
される。低磁場で直線返信すると、<m>=−aという
直線が得られ実際には、a =7.5で<m)−〇、8
となり、80%の配向を得ることが可能となった。
(実施例2) 本実施例では、一実施例としてフィブリンを例に取り磁
場配向による方向性構造を有する物質の製造方法を説明
する。
第3図にフィブリノーゲンのトロンビンによる限定分解
と重合の模式図を示す。フィブリノーゲン13は血液凝
固第一因子であり、分子置駒340000゜長軸と短軸
がそれぞれ450人と90人の長さのタンパク質である
。これにトロンビン12を働かせると限定分解され、フ
ィブリン14になる。フィブリン14は分子内電荷をも
つために、静電結合を引き起こし、長軸方向に梯子型に
つながりフィブリンファイバー15になる。そこで磁場
中でのフィブルンの重合を行った。1.5〜2.2 X
l0−5Mのフィブリノーゲン水溶液(p H=7.4
. )リスHCl0.05M。
Na C10,03M)を第4図に示す実験装置に設置
した。このサンプル 加え、1〜2時間でゲル化するゆっくりした反応条件下
で、超伝導磁石2により8テスラの磁場をかけたものと
、比較のために磁場なしのものとでファイバー生成を行
った。ファイバー生成の測定にはレーザー3を用い、レ
ーザー光がファイバー生成によって生じる光透過度の変
化及び、透過光の偏光特性を観察することで、ファイバ
ーの方向性を調べた.結果を第5図に示す。約1時間を
半減期として透過光は減少するが、それとともに磁場中
では偏光度が大きくなり、ファイバーが方向性をもつこ
とが示され、磁場をかけない場合と大きな差が見られた
。このフィブリンファイバーをグルタルアルデヒドで固
定化し、アルコール脱水で走査型電子顕微鏡用試料を作
り、電子顕微鏡写真を取った。それの分子配列の概略を
第6回置。
Dに示す、第6回置が磁場をかけない場合、第6図りが
横方向に8テスラの磁場をかけた場合である。磁場をか
けない場合はフィブリンファイバーの方向性がないのに
対し、8テスラの磁場をかけた場合、磁場方向に明確に
配向し、方向構造を有するフィブリンファイバーを作製
することができた。ここでは電子5JiW鏡用試料を作
製するために、どうしてもファイバーを乱してしまうこ
とを考えれば、脱水前はより高度に配向が達成されてい
たと考えられる。
次に、同様の実験系を用い、まずあるサイズまで重合さ
せ、その重合させたものを磁場中に設置し、方向性が生
じるかどうかを確認した。前記、フィブリノーゲン水溶
液に前記、トロンビンを加え、65分間反応させた。こ
の反応時間でのフィブリノーゲンファイバーは、ベンゼ
ン環換算でn=1.4 XIO’であった。これをlテ
スラの磁場中ではほとんど方向性がみられなかった。次
に8テスラの磁場中に入れると、約20%方向性が揃い
、磁場配向が可能となった。また、倍の16テスラの磁
場中でば約70%方向性が揃い十分に磁場により方向性
構造を有する物質が製造可能となった。このサイズの臨
界容量に達する磁場は約7テスラであり、このことは第
1図の臨界容量のデータが正しいことを示すものである
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明により、従来困難であった反磁
性物質の磁場配向が可能となり、しかも高度に方向性構
造を有する物質の製造が可能となった。この物質は方向
性構造をとるため、力学特性も向上し構造材料として、
また高配向性を利用した機能材料として、化学工業、電
子工業等に幅広い材料を提供するための製造方法であり
、その工業的メリットは多大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の根幹をなす臨界容量の基礎データを示
すグラフ、第2図は磁気異方性エネルギーと温度のエネ
ルギーとの比に対する磁場配向度の変化を示す図、第3
図はフィブリノーゲンのトロンビンによる限定分解と重
合の模式図、第4図は実験装置の概略図、第5図はフィ
ブリンの重合におぼろ透過光強度、偏光度の経時変化を
示すグラフ、第6図(A+、 (I3は磁場をかけた場
合とかけない場合のフィブリンファイバーの電子w4徽
鏡写真である。 l・・・サンプル   7・・ 2・・・超伝導磁石  8・・ 3・・・レーザー   9・・ 4・・・光ファイバー 10・・ 5・・・光検光器   1)・・ 6・・・熱浴 ・ポンプ ・レコーダー ・サンプル浴 ・集光レンズ ・ミラー 以上 出願人 セイコー電子工業株式会社 代理人 弁理士 林  敬 之 助 、磁場 (テスラ) 末事國月の該穿′f医樗1千昌邪嬢シ愛の基J伍テ;り
乞示すり゛ラフ第1囚

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)反磁性物質を、その磁気異方性軸をそろえて、臨
    界容量を越える大きさの粒子にまで育成し、これに磁場
    をかけて配向させ、固定化することにより成る方向性構
    造を有する物質の製造方法。
  2. (2)前記臨界容量は磁気異方性エネルギー(nΔχ・
    B^2)/2(ただし、nは単位原子あるいは単位分子
    の数、Δχは単位原子あるいは単位分子の反磁性帯磁率
    の異方性、Bは磁場強度である。)と温度のエネルギー
    kT(Tは温度、kはボルツマン定数)とが等しい時の
    n個集団の体積であることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の方向性構造を有する物質の製造方法。
JP16844188A 1988-07-05 1988-07-05 方向性構造を有する物質の製造方法 Pending JPH0218390A (ja)

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EP19890306739 EP0350241A3 (en) 1988-07-05 1989-07-03 Method of producing material having an anisotropic microstructure

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WO2011046104A1 (ja) * 2009-10-14 2011-04-21 国立大学法人 東京大学 配向された細胞をゲル内に含む培養物

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