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情報化社会は、コンピュータ社会であるといいかえても過言ではな いだろう。とすれば、物質の記憶というテーマの中で、今、コンピ ュータがさまざまに利用する記憶媒体をはじめとした機能性物質を 忘れるわけにはいかないだろう。そして、その研究最前線には、未 来を拓く新素材も見えてくる。ここでは記憶媒体を軸に分子レベル の加工で作り出されようとする新素材への挑戦を見てみよう。 分子性磁石と呼ばれるものがある。有機物やその中に含まれる金属 イオンを分子のレベルで人工的に配列させて作る磁石だという。果 たしてどのようなものなのだろうか。 一般に磁石として我々が知っているものは、すべて金属や無機化合 物から出来上がった磁性材料で作られたものである。コンピュータ の記憶媒体として未だ根強い活躍を見せているフロッピーディスク も、ディスクジャケットの中には酸化鉄の微粒子をマイラーと呼ば れる強化ポリエステルフィルムに付着させた薄い円板が入っており ディスクドライブのヘッドから出される磁力によって粒子の磁化方 向を変更することで情報を記憶する。 ところがこの分子性磁石は光で制御されるものなのだという。光で 制御される記憶媒体といえば近年フロッピーディスクに代わり、特 に大容量の情報をやりとりする場合に使われる光磁気ディスクがあ る。一般には、｢光磁気｣の英語にあたるMagnet Opticalの頭文字を とってMOディスクと呼ばれるものだ。この記憶媒体では、特定の磁 性体が、一定の波長や強さを持つ光にあたると磁化状態が変化する 光磁気効果という現象が利用されている。 このように述べると、MOがいかにも光で磁気を直接制御しているよ うに見える。しかしこれはレーザー光で磁性を直接制御しているの ではなく、レーザーから発せられる熱を利用して、MOに塗布されて いるミクロ磁石の並び方を制御しているのである。 ではここで、フロッピーディスクともMOディスクとも異なる分子性 磁石の実体をのぞいてみることにしよう。 コバルト・鉄シアノ錯体と呼ばれるものがある。錯体とは、主に金 属原子を中心として、これにいくつかの非金属原子や原子団が結合 してできた｢化学分子｣のことである。コバルト・鉄シアノ錯体とは コバルトイオンとヘキサシアノ鉄錯体と呼ばれる原子団によって作 られた化学分子である。 そこでまずこの分子を マイナス271℃の極低温に冷やしてやり、そ こに赤い光を照射するとこの分子が磁石になるのだという。これが 分子性磁石である。しかもいったん磁性を持たせると赤い光の照射 を止めても磁石になったままの性質を保持する。そして温度を上げ てみても マイナス247℃までは磁性を保つ。ただしそれ以上の温度 になると光によって磁性が制御され、そろっていた磁石も、熱エネ ルギーによって振動しはじめ、分子がばらばらになって磁性を失っ てしまうのだという。不思議な分子である。 ところでこの分子性磁石に対する光制御は、先ほどの磁力を持たせ た制御とは逆の制御も行える。極低温の状態で赤い光をあてられて 磁性を持ったこの分子性磁石に、今度は近赤外線を照射すると磁性 はだんだんと弱くなっていくのだ。この物質は光によって直接磁性 を制御することができたはじめての物質であるとされる。 ではどのようにして磁性を制御しているのかといえば、波長の異な る光で鉄とコバルトの間に電子のやりとりを起こさせ、磁性を現す 状態と現さない状態にしているのだという。分子の磁力の方向を整 列させて磁石にしたり、ばらばらにして磁性を失わせたりというこ とをレーザーの光そのもので制御しているものなのだ。 分子性磁石にはさらに面白い性質を持つものがある。簡単にいえば 光の照射によって分子の整列の仕方が強磁性相になったり反強磁性 相に戻ったりするものだ。この分子性磁石では、光制御によるその 磁性保持力の差は強磁性相と反強磁性相とで１万倍もの差になると いう。こうした特徴を持つ分子性磁石を記憶媒体に利用したときに どれほど高い記憶容量を持つ媒体が誕生するのだろうか。 しかし分子性磁石の研究はまだはじまったばかりだ。しかも分子を 組み立てる方法が無限に近いほどあるといわれるこの分子性磁石に おいては、単なる新たな合成磁石という領域を超えた新機能材料と しての未来が期待されているのだという。果たしてどんな新機能材 料が生まれてくることだろうか。 |
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ページトップのイメージは本文中に記したヘキサシアノ鉄錯体の構造図をデザイン 化したものである。水中の鉄イオンを析出するために薬品を投入した後にできる青 い沈殿物を含む溶液は古くからプルシャンブルーと呼ばれて青インクとして使われ てきたものだ。このプルシャンブルーは鉄イオンとヘキサシアノ鉄錯体がジャング ルジムのように立体的に構造化された高分子なのである。この高分子が今、新たな 分子性磁石という未知の素材を拓いていく。 |
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