キュービック液晶形成化合物の階層構造と発光特性

• Project/Area Number: 19022012
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 沓水 祥一 Gifu University, 工学部, 教授 (80214964)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2008: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2007: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: キュービック液晶 / 相転移挙動 / メソ秩序構造 / X線回折 / ミクロ相分離 / ブロック共重合体 / 水素結合 / プロック共重合体

Research Abstract

1. 2-Bis(4'-n-alkoxybenzoyl)hydlazines(略称名BABH-n)が形成する2つの液晶相[スメクチックC(SmC)相とキュービック(Cub)相]のメソ秩序構造の違いに注目し、構造形成の詳細を解明するとともに、その特異な構造に立脚した機能開拓のひとつの試みとして、発光性分子との2成分混合系の構築を試みた。主な成果は以下の通り。
1. BABH-n系のCub相(Ia3d相とIm3m相の2種類)は、アルキル鎖炭素数nが5以上(現時点では)22までと、過去に類例がないほどに広い範囲のnで形成される。詳細にみると、系はnの増加とともに低分子液晶領域(n=5-13)からブロック共重合体領域(n=15-)へと移行しており、その中間領域(n=13-16)にサーモトロピック系特有のIm3m相が発現しているという特徴が明らかになった。
2. 等方性液体からの構造形成に対してLandauの現象論を適用することにより、Ia3d相以外にIm3m相の構造が安定化されうることを理論的に示した。
3. X線回折パターンから求めた電子密度マップの最適化に最大エントロピー法を適用することにより、Im3m相のメソ秩序構造の解明に成功した。コア部分は局所的にはラメラ的なベシクルとIa3d相のような三分岐型のネットワーク構造の2通りの凝集構造を形成し、Im3m相はSmC相とIa3d-G型Cub相の中間的なメソ秩序構造をもつことが明らかになった。
4. アントラセン系の発光性分子を導入した2成分系においては、蛍光強度はIa3d相より高温側のSmC相においていったん増加したのち、等方性液体になると急速に減衰するという興味深い温度特性を示した。詳細は検討中である。

Research Products

• [Journal Article] Smectic C to Cubic Phase Transition of 4'-η-Docosyloxy-3'-nitrobiphenyl-4-carboxylic Acid (ANBC-22) and Alternating-Current Electric Field Effect (2009)
  • Author(s): S. Kutsumizu, K. Hosoyama, M. Yamada, K. Tanaka, R. Akiyama, S. Sakurai, and E. Funai
  • Journal Title: The Journal of Physical Chemistry B 113 Pages: 640-646
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 棒状分子が作る高い対称性を持つ液晶性超構造の構造解析 (2009)
  • Author(s): 齋藤一弥, 沓水祥一
  • Journal Title: 結晶学会誌 51(印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cubic Phase Formation and Interplay between Alkyl Chains and Hydrogen Bonds in 1,2-Bis(4'-η-alkoxybenzoyl)hydrazines (BABH-η) (2008)
  • Author(s): S. Kutsumizu, H. Mori, M. Fukatami, S. Naito, K. Sakajiri, and K. Saito
  • Journal Title: Chemistry of Materials 20 Pages: 3675-3687
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Possible Formation of Multicontinuous Structures by Rod-Like Particles (2008)
  • Author(s): K. Saito, Y. Yamamura, and S. Kutsumizu
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan 77
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coexistence of Two Aggregation Modes in Exotic Liquid-Crystalline Superstructure : Systematic Maxi-mum Entropy Method Analysis for Cubic Mesogen, 1,2-Bis(4'-η-alkoxybenzoyl)hydrazine [BABH(η)] (2008)
  • Author(s): K. Ozawa, Y. Yamamura, S. Yasuzuka, H. Mori, S. Kutsumizu, H. Mori, and K. Saito
  • Journal Title: The Journal of Physical Chemistry B 112 Pages: 12179-12181
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Thermodynamic Symptom of Coexistence of Two Aggregation Modes in the Im3m Cubic Phase Formed in Thermotropic Mesogen, ANBC(η) (2008)
  • Author(s): K. Saito, T. Nakamoto, M. Sorai, H. Yao, K. Ema, K. Takekoshi, and S. Kutsumizu
  • Journal Title: Chemical Physics Letters 469 Pages: 157-160
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cubic Phase Formation and Interplay between Alkyl Chains and Hydrogen Bonds in 1,2-Bis (4'-n-alkoxybenzoyl)hydrazines(BABH-n) (2008)
  • Author(s): S.Kutsumizu, H.Mori, M.Fukatami, S.Naito, K.Sakajiri, and K.Saito
  • Journal Title: Chemistry of Materials (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] X-ray Studies of the Self-organized Structure formed by 1,2-Bis(4'-n-alkoxybenzoyl)-hydrazines(BABH-n)Homologues.1.Ia3d-Gyroid Structure (2007)
  • Author(s): S.Kutsumizu, H.Mori, M.Fukatami, and K.Saito
  • Journal Title: Journal of Applied Crystallography 40 Pages: 279-282
  • Peer Reviewed
• [Presentation] サーモトロピックキュービソク液晶化合物のキュービック-キュービック転移 (2009)
  • Author(s): 森博幸, 坂尻浩一, 沓水祥一, 齋藤一弥, 山本勝宏
  • Organizer: 第26回PFシンポジウム, 2008年3月24-25日
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
  • Year and Date: 2009-03-25
• [Presentation] Molecular Aggregation Structure of a Cubic-Phase Forming Compound 1,2-Bis(4'-η-alkoxy-benzoyl)hydrazine(BABH-η) (2008)
  • Author(s): H. Mori, K. Sakajiri, S. Kutsumizu, and K. Saito
  • Organizer: Innovation and Application of Novel Functional Materials II, Epoch Ritsumei 21, K310, Ritsumeikan University, Kusatsu City, Shiga, December 1, 2008
  • Place of Presentation: 立命館大学
  • Year and Date: 2008-12-01
• [Presentation] サーモトロピックキュービック液晶における双連結構造 (2008)
  • Author(s): 沓水祥一
  • Organizer: 平成20年度日本化学会東北支部高分子コロキウム
  • Place of Presentation: 山形大学大学院VBL
  • Year and Date: 2008-11-21
• [Presentation] Hierarchical Structure of a Cubic-Phase Forming Compound BABH-η (2008)
  • Author(s): H. Mori, K. Sakajiri, K. Saito, and S. Kutsumizu
  • Organizer: 18th Iketani Conference, Awaji City, Hyogo, Japan, October 21-23, 2008
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台国際会議場
  • Year and Date: 2008-10-21
• [Presentation] Molecular Aggregation Structure of a Cubic-Phase Forming Compound 1,2-Bis(4'-η-alkoxy-benzoyphydrazine (BABH-η) (2008)
  • Author(s): S. Kutsumizu
  • Organizer: The 3rd International Workshop on Super-Hierarchical Structures, Awaji City, Hyogo, Japan, October 20-21, 2008.
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台国際会議場
  • Year and Date: 2008-10-20
• [Presentation] キュービック液晶を示すBABH-η同族体における圧力下のCub-SmC相系列の逆転現象 (2008)
  • Author(s): 前田洋治, 森博幸, 沓水祥一
  • Organizer: 第44回熱測定討論会, 2008年10月16-18日
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
  • Year and Date: 2008-10-16
• [Presentation] サーモトロピック液晶における2つの双連結型キュービック相間の相転移の時分割小角X線散乱 (2008)
  • Author(s): 森博幸, 沓水祥一, 齋藤一弥, 山本勝宏
  • Organizer: 第57回高分子討論会, 2008年9月24-26日
  • Place of Presentation: 大阪市立大学
  • Year and Date: 2008-09-26
• [Presentation] 水素結合性液晶BABH-ηのIm3m型キュービック相-最大エントロピー法(MEM)による分子凝集構造の系統的検討 (2008)
  • Author(s): 小澤和巳, 山村泰久, 安塚周磨, 森博幸, 沓水祥一, 齋藤一弥
  • Organizer: 第57回高分子討論会, 2008年9月24-26日
  • Place of Presentation: 大阪市立大学
  • Year and Date: 2008-09-25
• [Presentation] BABH-ηキュービックメソゲンの圧力下の相転移 (2008)
  • Author(s): 前田洋治, 森博幸, 沓水祥一
  • Organizer: 2008年日本液晶学会討論会, 2008年9月17-19日
  • Place of Presentation: キャンパスプラザ京都
  • Year and Date: 2008-09-19
• [Presentation] BABH-ηにおけるCub-Cub相転移の時分割小角X線散乱 (2008)
  • Author(s): 森博幸, 沓水祥一, 齋藤一弥, 山本勝宏
  • Organizer: 2008年日本液晶学会討論会, 2008年9月17-19日
  • Place of Presentation: キャンパスプラザ京都
  • Year and Date: 2008-09-19
• [Presentation] Molecular Aggregation Structure of Exotic Liquid Crystals Formed by Thermotropic Mesogen BABH(η) (2008)
  • Author(s): K. Saito, K. Ozawa, Y. Yamamura, S. Yasuzuka, H. Mori, and S. Kutsumizu
  • Organizer: XXI Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography (IUCr2008), Osaka, Japan, August 21-23, 2008
  • Place of Presentation: Grand Cube Osaka
  • Year and Date: 2008-08-24
• [Presentation] Formation of Two Cubic Phases in BABH-η (2008)
  • Author(s): H. Mori, S. Kutsumizu, and K. Sailo
  • Organizer: The 4th Japanese-Italian Workshop on Liquid Crystals (JILC'08), Nara, Japan, July 7-9, 2008
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂
  • Year and Date: 2008-07-08
• [Presentation] Phase Behavior of Thermotropic Cubic Mesogens 1,2-Bis(4-η-tetradecyloxy-and 1,2-Bis(4-η-octadecyloxy-benzoyl)hydrazine Under Pressure (2008)
  • Author(s): Y. Maeda, J. Ito, Y Ota, R. Shimazald, H. Mori, and S. Kutsumizu
  • Organizer: 22nd International Liquid Crystal Conference (ILCC2008), Jeju Island, Korea, June 29-July 4, 2008
  • Place of Presentation: ICC Jeju(韓国)
  • Year and Date: 2008-07-03
• [Presentation] Attempt to Clarify Aggregation Mode in Im3m Phase of BABH(η) by Maximum Entropy Method (2008)
  • Author(s): K Ozawa, Y. Yamamura, S. Yasuzuka, H. Mori, S Kutsumizu, and K. Saito
  • Organizer: 22nd International Liquid Crystal Conference (ILCC2008), Jeju Island, Korea, June 29-July 4, 2008
  • Place of Presentation: ICC Jeju(韓国)
  • Year and Date: 2008-07-03
• [Presentation] Two Cubic Phases Formed by A Rod-Like Molecule (BABH-η) (2008)
  • Author(s): S. Kutsumizu, H. Mori, and K. Saito
  • Organizer: 22nd International Liquid Crystal Conference (ILCC2008), Jeju Island, Korea, June 29-July 4, 2008
  • Place of Presentation: ICC Jeju(韓国)
  • Year and Date: 2008-07-03
• [Presentation] Possible Formation of Multicontinuous Structures by Rod-Like Particles (2008)
  • Author(s): K Saito, Y. Yamamura, and S. Kutsumizu
  • Organizer: International Symposium on Non-Equilibnum Soft Matter, Kyoto, Japan, June 2-5, 2008
  • Place of Presentation: 京都大学芝蘭会館
  • Year and Date: 2008-06-03
• [Presentation] 光学等方性キュービック液晶BABH-14、BABH-18の圧力下の相転移挙動 (2008)
  • Author(s): 前田洋治, 伊藤淳二, 太田洋介, 島崎竜一, 森博幸, 沓水祥一
  • Organizer: 高分子学会第57回年次大会, 2008年5月28-30日
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2008-05-29
• [Presentation] 水素結合性液晶BABH-ηの2つの双連結型キュービック相構造-構造形成におけるブロック共重合体との類似性と相違性 (2008)
  • Author(s): 沓水祥一, 森博幸, 齋藤一弥, 山本勝宏
  • Organizer: 高分子学会第57回年次大会, 2008年5月28-30日
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2008-05-29
• [Presentation] Supramolecular Organization of Cubic-phase forming Hydrazine Derivatives and their Thermally Induced Cubic-to-Cubic Transition (2007)
  • Author(s): S.Kutsumizu, H.Mori, K.saito, and K.Yamamoto
  • Organizer: The 10th Pacific Polymer Conference (PPC10), Kobe, Japan, December 4-7, 2007.
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2007-12-05
• [Presentation] キュービック液晶BABHの圧力誘起スメクチックC相 (2007)
  • Author(s): 前田洋治, 沓水祥一
  • Organizer: 第43回熱測定討論会, 2007年10月1-3日
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2007-10-03
• [Presentation] キュービック液晶相を発現するANBC-22の重水素体の熱分析 (2007)
  • Author(s): 小澤和巳, 隅田真入, 山村泰久, 安塚周磨, 森博幸, 沓水祥一, 齋藤一弥
  • Organizer: 第43回熱測定討論会, 2007年10月1-3日
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2007-10-02
• [Presentation] 水素結合性液晶BABH-nのIa3d型キュービック相-分子凝集構造のアルキル鎖長依存性と温度依存性 (2007)
  • Author(s): 森博幸, 沓水祥一, 齋藤一弥
  • Organizer: 第56回高分子討論会, 2007年9月19-21日
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] 光学等方性キュービック液晶BABH-nの圧力誘起相転移 (2007)
  • Author(s): 前田洋治, 沓水祥一
  • Organizer: 第56回高分子討論会, 2007年9月19-21日
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] BABHのIm3m相の分子凝集構造解析の試み (2007)
  • Author(s): 齋藤一弥, 小澤和巳, 山村泰久, 安塚周磨, 森博幸, 沓水祥一
  • Organizer: 日本物理学会第62回年次大会, 2007年9月21-24日
  • Place of Presentation: 北海道大学札幌キャンパス
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] サーモトロピック液晶における2つの双連結型Cub相間の構造転移 (2007)
  • Author(s): 森博幸, 沓水祥一, 齋藤一弥, 山本勝宏
  • Organizer: 第56回高分子討論会, 2007年9月19-21日
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学
  • Year and Date: 2007-09-19
• [Presentation] ACBC-16とANBC-16のキュービック相形成に対する側方置換基効果(2) (2007)
  • Author(s): 沓水祥一, 清水将平, 隅田真人, 齋藤一弥
  • Organizer: 2007年日本液晶学会討論会, 2007年9月12-14日
  • Place of Presentation: 東京工業大学 大岡山キャンパス
  • Year and Date: 2007-09-12
• [Presentation] BABH-nのIa3d型キュービック相のアルキル鎖長依存性と温度依存性 (2007)
  • Author(s): 森博幸, 沓水祥一, 齋藤一弥
  • Organizer: 2007年日本液晶学会討論会, 2007年9月12-14日
  • Place of Presentation: 東京工業大学 大岡山キャンパス
  • Year and Date: 2007-09-12
• [Presentation] 最大エントロピー法によるBABH-nのキュービック相(Ia3d,Im3m)の構造解析 (2007)
  • Author(s): 小澤和巳, 山村泰久, 安塚周磨, 森博幸, 沓水祥一, 齋藤一弥
  • Organizer: 2007年日本液晶学会討論会, 2007年9月12-14日
  • Place of Presentation: 東京工業大学 大岡山キャンパス
  • Year and Date: 2007-09-12
• [Presentation] BABA-nのキュービっく-キュービック相転移の時分割小角X線散乱 (2007)
  • Author(s): 森博幸, 沓水祥一, 齋藤一弥, 山本勝宏
  • Organizer: 2007年日本液晶学会討論会, 2007年9月12-14日
  • Place of Presentation: 東京工業大学 大岡山キャンパス
  • Year and Date: 2007-09-12
• [Presentation] キューゼック液晶の構造・物性研究の最前線 (2007)
  • Author(s): 沓水祥一
  • Organizer: 東京工芸大学学術フロンティア事業ナノ科学研究センター「キュービック液晶の構造・物性研究の最前線をちょっとチュートリアルに」
  • Place of Presentation: 東京工芸大学 厚木キャンパスナノ科学研究センター
  • Year and Date: 2007-07-30
• [Presentation] Structural Analysis of Im3m Phase of BABH-n by Maximum Entropy Method (2007)
  • Author(s): K.Ozawa, Y.Yamamura, S.Yasuzuka, K.Saito, H.Mori, and S.Kutsumizu
  • Organizer: YITP Workshop 2007, New Frontiers in Colloidal Physices:A Bridge between Micro-and Macroscopic Concepts in soft Matter, Kyoto, Japan, July 25-27, 2007.
  • Place of Presentation: 京大会館
  • Year and Date: 2007-06-26
• [Presentation] Ia3d-cubic phase and its thermal transition to and from an Im3m-cubic phase of BABH-n (2007)
  • Author(s): H.Mori, S.Kutsumizu, K.Saito, and K.Yamamoto
  • Organizer: YITP Workshop 2007, New Frontiers in Colloidal Physices:A Bridge between Micro-and Macroscopic Concepts in soft Matter, Kyoto, Japan, July 25-27, 2007.
  • Place of Presentation: 京大会館
  • Year and Date: 2007-06-26
• [Book] 次世代共役ポリマーの超階層瀬御と革新機能 (2009)
  • Author(s): 沓水祥一(キュービック液晶形成化合物の階層構造と機能創出(分担執筆)
  • Publisher: シーエムシー出版