利用報告書 / User's Reports | ARIM Japan公式ホームページ

【公開日：2025.04.11】【最終更新日：2025.04.10】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22UE5001

利用課題名 / Title

DSC粉末X線同時測定装置を利用した液晶物質OHMBBAにおける結晶構造の解析

利用した実施機関 / Support Institute

電気通信大学 / UEC

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions

キーワード / Keywords

液晶,相転移,結晶多形,示差走査熱量測定,X線回折/X-ray diffraction

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

藤森裕基

所属名 / Affiliation

日本大学文理学部化学科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

野口真理子

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

安井正憲,北田昇雄,松橋千尋

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

UE-004：DSC粉末X線同時測定装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

　液晶物質N-(2-hydroxy-4-methoxybenzylidene)-4’-n-butylaniline (OHMBBA)は，代表的なサーモトロピック液晶であるN-(4-methoxybenzylidene)-4-butylaniline (MBBA)にOH基を1つ導入した化合物である。ネマチック相（N）から急冷後，ガラス転移を経て結晶化した試料においては最安定結晶相(C_I)と準安定結晶相(C_II)が存在することが知られている[1]が，私達は冷却速度が40 Kmin^-1以下の徐冷試料では試料がガラス化しないこと及び新たな準安定結晶相(C_II’)が存在する可能性を見出した。そこで，C_I，C_II，C_II’の相の同定を目指し，示差走査熱量測定（DSC）と粉末X線回折実験（XRD）の同時測定を行った。

実験 / Experimental

　DSC粉末X線同時測定装置（UE-004）を用いて実験を行った。300 KのN相から冷却速度10 Kmin^-1，で233 Kまで冷却し，その後昇温速度20 Kmin^-1で328 Kまで温度上昇させて測定した。XRDの測定速度は20 degmin^-1で，測定範囲は2θ = 5～35 degで行った。試料セルは専用のアルミニウムセルを用いて空気中で測定した。

結果と考察 / Results and Discussion

　図1はDSC粉末X線同時測定結果を示す。300 KのNから冷却すると280 K付近で発熱が観測されると同時に，XRDパターンも変化した。そのため，ここで試料はNからCへと結晶化したと結論することができた。233 Kまで冷却後昇温させると，275 K付近で再び発熱が観測された。DSC測定だけでは，この発熱が結晶化せずに残っていたNからの結晶化なのか，それとも，準安定なCの安定化であるかを区別することは難しいが，XRDにおいて，この発熱後に回折パターンが明らかに変化したことから，冷却時に生成したC_II’は準安定な結晶相であり，それがより安定な（最安定の）C_Iへと安定化したことが明らかになった。つまり事前に我々が観測したC_IとC_II’は異なる結晶相であると結論することができた。
　一方，DSC粉末X線同時測定装置ではこれ以上の速度での冷却が難しく，最低到達温度も230 K程度であるため，急冷により試料をガラス化させることが出来なかった。そのため，急冷試料で観測されるC_IIと徐冷試料で観測されるC_II’の違いを明らかにすることが出来なかった。これに関しては今後の課題である。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1. DSC粉末X線同時測定結果。左図は一定時間毎に測定された粉末X線回折パターンを，右図は時間毎の温度（赤線）と熱流束（青線）を示す。図内の記号は相を示す。

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

・参考文献　[1] M. Sorai and S. Seki, Bull. Chem. Soc. Jpn., 44, 2887, (1971).
DSC-XRD測定をご指導いただいた電気通信大学の安井正憲准教授，北田昇雄准教授，松橋千尋特任助教をはじめ、スタッフの皆様にこの場を借りて厚く御礼申し上げます。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

Kosuke Shido, Various crystalline phases of N-(2-hydroxy-4-methoxybenzylidene)-4′-n-butylaniline (OHMBBA) identified by a simultaneous measurement of DSC-XRD and DSC-Raman spectroscopy, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 149, 453-462(2023).
DOI: https://doi.org/10.1007/s10973-023-12675-3

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

林亜美，志藤広典，○野口真理子，名越篤史，藤森裕基，”DSC-XRD及びDSC-Raman同時測定を用いたOHMBBAの多様な結晶相の同定”，第60回熱測定討論会（京都府立大学），3C1530，2024年9月

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件