液晶場における分子不斉認識・層間フラストレイションによる相構造形成

• Project/Area Number: 12129203
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 竹添 秀男 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (10108194)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高西 陽一 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (80251619) ; 三上 幸一 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (10157448) ; 石川 謙 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (10176159) ; 吉沢 篤 弘前大学, 理工学部, 教授 (30322928)
• Project Period (FY): 2000 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥41,100,000 (Direct Cost: ¥41,100,000); Fiscal Year 2003: ¥3,800,000 (Direct Cost: ¥3,800,000); Fiscal Year 2002: ¥7,900,000 (Direct Cost: ¥7,900,000); Fiscal Year 2001: ¥29,400,000 (Direct Cost: ¥29,400,000)
• Keywords: 液晶 / フラストレイション / 不斉認識 / バナナ型液晶 / ジキラル化合物 / キュービック相 / ブルー相 / 非線形光学効果 / SHG / らせんピッチ / ポッケルス効果 / エレクトロジャイレーション効果 / キラルキュービック相

Research Abstract

屈曲型液晶、ジキラル化合物液晶の系で多くの成果を得た。
(1)屈曲型液晶の強誘電相出現に対する偶奇効果:キラル末端鎖を持つ屈曲型が強誘電性を示すことから、末端鎖長を変化させ、相系列を研究した。その結果、鎖長変化に伴う強誘電、反強誘電性の偶奇効果を確認した。また、強誘電性を発現する分子であっても、さらに長い鎖長を持ち、反強誘電性を発現するアキラル屈曲型分子と混合すると、反強誘電性が誘起された。このことから隣接層間の末端鎖相互作用の重要性が示唆された。
(2)屈曲型液晶添加によるブルー相の発現:ブルー相は高いキラリティを有する系で、等方相とコレステリック相の間に現われる欠陥によって安定化した、3次元液晶相である。本研究ではブルー相を示さないコレステリック液晶にアキラルな屈曲型分子を添加することにより、広い温度範囲にわたってブルー相を誘起することに成功した。キラリティ、および、弾性定数の観点から誘起ブルー相の起源を議論した。
(3)ジキラル化合物におけるリエントラント相:ある種のジキラル化合物はスメクチックブルー相、キラルキュービック相、異方性を持つ3次元相など多くの3次元相を持ち興味深い。本研究ではさらに、この液晶が2つあるいは3つのスメクチックC^*相を示すことを見出した。これらは大きなチルト角を持ち、誘電応答、円二色性などに多くの特徴を有する。これらの実験結果をもとに、相の構造を議論した。

Research Products

• [Publications] F.Araoka et al.: "Electrogyration Effect in a Chiral Bent-core Molecular System"J.Opt.Soc.Am.B. 20. 314-320 (2003)
• [Publications] E.Gorecka et al.: "Enhanced Chirality by Adding Achiral Molecules into the Chiral System"Phys.Rev.E. 67. 061794-1-061794-5 (2003)
• [Publications] Y.Takanishi et al.: "Cubic and Blue Phases in a Fluorine-Containing Dichiral Compound"Mol.Cryst.Liq.Cryst.. 400. 133-147 (2003)
• [Publications] M.Nakata et al.: "Blue Phases Induced by Doping Chiral Nematic Liquid Crystals with Non-chiral Molecules"Phys.Rev.E. 68. 041710-1-041710-6 (2003)
• [Publications] N.V.S.Rao: "A novel smectic liquid crystalline phase exhibited by W-shaped molecules"J.Mater.Chem.. 13. 2880-2884 (2003)
• [Publications] K.Kumazawa: "Important role played by interlayer steric interaction for the emergence of ferroelectric phase in bent-co"J.Mater.Chem.. 14. 157-164 (2004)
• [Publications] K.Ema, H.Yao, Y.Takanishi, H.Takezoe, T.Kusumoto, et al.: "Anomalous behaviour of the Heat Capacity in a Liquid Crystal Showing a Re-entrant Isotropic Phase"Liq.Cryst.. 29/2. 221-225 (2002)
• [Publications] Y.Takanishi, T.Ogasawara, A.Yoshizawa, J.Umezawa et al.: "Structures in Optically Isotropic and Bluish Colored Cubic Phases Formed by Enantiomeric Association in an (R, S) Dichiral Compound and a Stereoisomeric..."J.Mater.Chem.. 12. 1325-1330 (2002)
• [Publications] J.Thisayukta, H.Niwano, H.Takezoe, J.Watanabe: "Enhancement of Twisting Power in the Chiral Nematic Phase by Introducing Achiral Banana-Shaped Molecules"J.Am.Chem.Soc.. 124/13. 3354-3358 (2002)
• [Publications] F.Araoka, J.Thisayukta, K.Ishikawa, J.Watanabe, H.Takezoe: "Polar Structure in a Ferroelectric Bent-Core Mesogen as Studied by Second-Harmonic Generation"Phys.Rev. E. 66. 021705-1-021705-5 (2002)
• [Publications] B.Mettout, P.Toledano, H.Takezoe, J.Watanabe: "Theory of Polar Biaxial Nematic Phases"Phys.Rev. E. 66. 031701-1-031701-5 (2002)
• [Publications] F.Araoka, Y.Takanishi, H.Takezoe, A.Kim, B.Park, J.W.Wu: "Electrogyration Effect in a Chiral Bent-Core Molecular System"J.Opt.Soc.Am. B. 20/2. 314-320 (2003)
• [Publications] S.Shibahara et al.: "Observation of a Soft Smectic Liquid …"Phys. Rev. E. 63. 051707 (2001)
• [Publications] S.Shibahara et al.: "Observation of a Pretransitional Effec."Phys. Rev. E. 63. 062701 (2001)
• [Publications] B.Park et al.: "Generalized Mean-Field Potential …"Phys. Rev. E. 63. 21707 (2001)
• [Publications] T.Ogasawara et al.: "Simulation of Conoscopic Figures …"Mol. Cryst. Liq. Cryst.. 362. 255 (2001)
• [Publications] H.Hoshi et al.: "Specila Phase Matching of …"Phys. Rev. E. 63. 056610 (2001)
• [Publications] M.Nakata et al.: "Frustration of Polarity and Chirality …"J. Mater. Chem.. 11. 2694 (2001)
• [Publications] H.Takezoe, Y.Takanishi: "Chirality in Liquid Crystals"Springer. 45/501 (2001)
• [Publications] S.Shibahara et al.: "Critical behavior of layer compression modules near the smectic S-smectic Cx^* transition"Phys.Rev.Lett.. 85. 1670-1673 (2000)
• [Publications] S.Shibahara et al.: "Critlcal fluctuations at the untilted-tilted phase transition in chiral smectic liquid crystals"Phys.Rev.E. 62. R7599-R7602 (2000)
• [Publications] J.Thisayukta et al.: "Distinct formation of a chiral smectic phase in achiral banana-shaped molecules with a central core based on a 2,7-dihydroxynaphthalene unit"J.Am.Chem.Soc.. 122. 7441-7448 (2000)
• [Publications] E.Gorecka et al.: "Ferroelectric phases in a chiral bent core smectic liquid crystal : Dielectric and op"Phsy.Rev.E. 62. R4524-R4527 (2000)
• [Publications] E.Gurecka et al.: "Induced antiferroellectric smetic C^* phase by doping ferroeletric C^* phase with bent shapep…"Phys.Rev.Lett.. 85. 2526-2529 (2000)