光刺激による超分子キラリティの発現とその応用

• Project/Area Number: 17685015
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Functional materials chemistry
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 福田 隆史 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 光技術研究部門, 主任研究員 (50357894)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥21,450,000 (Direct Cost: ¥16,500,000、Indirect Cost: ¥4,950,000); Fiscal Year 2007: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2006: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000); Fiscal Year 2005: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000)
• Keywords: アキラル / アモルファス高分子 / 光誘起らせん構造形成 / 超分子キラリティ / 分子共同運動 / 光学回転 / 円二色性 / 光学素子

Research Abstract

本研究は"光応答性部位を持つアキラルなアモルファス高分子材料の薄膜において分子のらせん状3次元配列が光誘起される新現象について探求すること"、ならびに、"その光学的応用を検討すること"を目的としている。
本年度は、まず"配向と構造化を記述する詳細モデル"の確立を掲げ、光学異方性分子の配向と構造化に由来する伝播光の状態変化を定式化する詳細モデルの確立を図った。その結果、光誘起キラリティ材料ならではの光アドレス型変調制御機能を理論的に予測し、デバイス応用に役立てることが可能になった。その結果を踏まえて、情報セキュリティ用途への新しい応用を検討し、1件の特許出願を行った。その他、光学機能を視野角補正板や特殊回折格子の考案と提案を行った。(ただし、代表研究者の退職により研究が最終年度途中にて中止せざるを得なくなったため、本研究提案にて予定していた光アドレス型新規光学デバイスの提案・実証の一部は完了しなかった。)考案した新規光学素子については、今後、特許取得や論文発表を行ってゆく予定である。
理論的な検討に加えて、光学異方性分子の配向と構造化において、分子のn-π*遷移が非常に重要な鍵を握っていることが明らかとなった。n-π*遷移とπ-π*遷移を励起する2波長同時励起法による実験を行ったところ、2つの遷移を励起するレーザー強度のバランスが重要であることが分かり、その最適化の結果、約30%の光誘起光学回転の応答速度改善など、開発した材料のパフォーマンスを最大限に引き出すための新しい方法が見出された。その他、水素結合と液晶性を組み合わせた超分子群が極めて大きな光誘起複屈折性を発現することが明らかにし、高性能新規材料の創出に向けた手がかりを得た。今後、特許取得・論文発表を予定している。
これらの結果は、2報の国際誌、1報の国内誌、1件の特許出願(国内)として発信した。

Research Products

• [Journal Article] ホログラム記録の現状と実用化への道 2-3 記録メディア (2007)
  • Author(s): 福田 隆史
  • Journal Title: 映像情報メディア学会誌 61 Pages: 741-749
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Polarization Recording in Azobenzene Polymer Film for Optica 1 Storage (2007)
  • Author(s): 茨田 大輔、福田 隆史、角村 浩、金 俊永、伊藤雅英、谷田貝豊彦
  • Journal Title: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 46 Pages: 3928-3932
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and Optical Properties of Azo-methacrylic Copolymers with Rigid Tolane Moiety (2007)
  • Author(s): 金 俊永、福田 隆史
  • Journal Title: REACTIVE & FUNCTIONAL POLYMERS 67 Pages: 693-699
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular Design and Synthesis for Large Photoinduced Birefringent Copolymers (2006)
  • Author(s): 福田 隆史, 金 俊永, 茨田 大輔, 八瀬 清志
  • Journal Title: JOURNAL OF PHOTOCHEMISTRY AND PHOTOBIOLOGY A-CHEMISTRY 182 Pages: 262-268
• [Journal Article] Photoinduced Cooperative Molecular Reorientation on Azobenzene Side Chain-type Copolymers (2006)
  • Author(s): 福田 隆史, 金 俊永, 八瀬 清志
  • Journal Title: JOURNAL OF PHOTOCHEMISTRY AND PHOTOBIOLOGY A-CHEMISTRY 183 Pages: 273-279
• [Journal Article] PHOTOINDUCED BIREFRINGENCE AND PHOTOINDUCED OPTICAL ROTATION ON ACHIRAL AZOBENZENE COPOLYMER (2006)
  • Author(s): 福田 隆史, 金 俊永, 角村 浩, 茨田 大輔, 八瀬 清志
  • Journal Title: MOLECULAR CRYSTALS AND LIQUID CRYSTALS 463 Pages: 105-114
• [Journal Article] NUMERICAL ANALYSIS OF OPTICAL FIELD AND FORCE USING CUBIC INTERPOLATED PROPAGATION SCHEME (2006)
  • Author(s): 茨田 大輔, 福田 隆史, 伊藤 雅英, 谷田貝豊彦
  • Journal Title: OPTICS EXPRESS 14 Pages: 4151-4168
• [Journal Article] 光応答性高分子薄膜における多様な光誘起現象とその応用 (2006)
  • Author(s): 福田 隆史, 茨田 大輔
  • Journal Title: 応用物理 75 Pages: 1252-1256
  • NAID: 10020610796
• [Journal Article] Photoinduced Molecular Re-orientation and Supramolecular Herical Structure Formation in Azobenzene Material (2006)
  • Author(s): 福田隆史, 金俊永, 角村浩, 伊藤雅英, 谷田貝豊彦
  • Journal Title: MOLECULAR CRYSTALS AND LIQUID CRYSTAL 446 Pages: 61-70
• [Journal Article] Photoinduced Helical Structure Formation in Azobenzene Amorphous Thin Film (2006)
  • Author(s): 角村浩, 福田隆史, 茨田大輔, 伊藤雅英, 谷田貝豊彦
  • Journal Title: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 45 Pages: 451-455
• [Journal Article] Light-Induced Macroscopic Chirality in Thin Films of Achiral Main-Chain Amorphous Polyazourea Syste (2006)
  • Author(s): Choi Suk-Won, 福田隆史, 高西陽一, 石川謙, 竹添秀男
  • Journal Title: JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 45 Pages: 447-450
• [Journal Article] Re-writable high-density optical recoding on azobenzene polymer thin film (2005)
  • Author(s): 福田 隆史
  • Journal Title: OPTICAL REVIEW 12・2 Pages: 126-129
• [Book] 平成18年度 光技術に関する特許動向調査報告書 (第2章 2節 光メモリ) (2006)
  • Author(s): 福田 隆史
  • Total Pages: 10
  • Publisher: (財)光産業技術振興協会
• [Book] 新規クロミック材料の最新技術("第13章 アモルファス高分子の光誘起物質移動"を執筆) (2005)
  • Author(s): 福田 隆史
  • Total Pages: 370
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Patent(Industrial Property Rights)] 遠隔で被検証品の真贋を判定する鑑定方法 (2007)
  • Inventor(s): 福田 隆史、茨田 大輔、牛島 洋史、入沢 正福、大塚 孝洋
  • Industrial Property Rights Holder: (独)産業技術総合研究所・(株)アデカ
  • Industrial Property Number: 2007-184450
  • Filing Date: 2007-07-13
• [Patent(Industrial Property Rights)] 情報記録再生方法 (2007)
  • Inventor(s): 茨田 大輔, 福田 隆史, 角村 浩
  • Industrial Property Rights Holder: (独)産業技術総合研究所
  • Industrial Property Number: 2007-020293
  • Filing Date: 2007-01-31
• [Patent(Industrial Property Rights)] 光応答性記録材料およびそれを使用する光情報記録媒体 (2006)
  • Inventor(s): 福田 隆史, 金俊 永, 茨田 大輔, 八瀬 清志, 千崎 俊英
  • Industrial Property Rights Holder: (独)産業技術総合研究所, (株)新日鉄化学
  • Industrial Property Number: 2006-184883
  • Filing Date: 2006-07-04
• [Patent(Industrial Property Rights)] 情報記録媒体およびその作製方法 (2006)
  • Inventor(s): 福田 隆史, 茨田 大輔, 原田建治, 亀丸俊一, 酒井大輔
  • Industrial Property Rights Holder: (独)産業技術総合研究所, 北見工業大学
  • Industrial Property Number: 2006-229907
  • Filing Date: 2006-08-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] 光応答性ヘテロ環アゾ化合物とその製造方法並びに光情報記録用媒体 (2005)
  • Inventor(s): 福田 隆史, 金 俊永, 茨田 大輔, 福田 伸子, 辻 京子, 牛島 洋史, 玉田 薫
  • Industrial Property Rights Holder: (独)産業技術総合研究所・理事長・吉川 弘之
  • Filing Date: 2005-08-12