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サーモトロピック液晶に特異的なIm3mキュービック相

Research Project

Project/Area Number 19031002
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

齋藤 一弥  University of Tsukuba, 大学院・数理物質科学研究科, 教授 (30195979)

Project Period (FY) 2007 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥10,800,000 (Direct Cost: ¥10,800,000)
Fiscal Year 2008: ¥5,800,000 (Direct Cost: ¥5,800,000)
Fiscal Year 2007: ¥5,000,000 (Direct Cost: ¥5,000,000)
Keywordsサーモトロピック液晶 / キュービック相 / 小角X線回折 / 最大エントロピー法 / MEM法 / 熱容量 / 分子凝集構造 / 平均場理論 / ランダウ理論
Research Abstract

サーモトロピック液晶BABHのIa3d相ではX線回折の相対強度の鎖長依存性から, 比較的剛直な分子コアが相互観入型ギャングルジムを作っていることを結論できた. Im3m相に対しては, 回折強度の分布が三重周期極小曲面に基づくモデル構造を単純に有限の厚みで修飾した場合とは一致しなかったので, 少数の回折強度から尤もらしい電子密度を推定するために最大エントロピー(MEM)法を利用することにした. 強度の大きい二つの回折[{321}と{400}]の位相(符号)を仮定し, それ以外の弱い回折については強度情報のみを用いてMEM解析を行い, 二つの回折の符号を(-,-)と決定した. こうしてIm3m相では分子コアがジャングルジムと球殻という2種類の構造モチーフを形作っていることが明らかになった. 2種類の構造モチーフは, それぞれIa3d相およびラメラ相(スメクチック相)の構造モチーフと共通点をもっている.
Im3m相の特異な構造が明らかになり, その構造に由来する特徴的物性に興味がもたれるので, ANBC(20)について精密熱容量測定を行った. 過去に測定したANBC類と比較することにより, 隣接するスメクチック相との熱容量差(相転移温度における)のアルキル鎖長依存性を検討した. 対称性によらず, キュービック相は3次元連結性によるゆらぎの抑制のためスメクチック相より小さな熱容量を示す. アルキル鎖が長いほどキュービック相の単位格子が大きくなり平均曲率が小さくなってスメクチック相に近くなるのでIa3d相ではアルキル鎖長が長いほど熱容量差は小さくなった. 一方, Im3m相ではアルキル鎖長が大きいほど熱容量差は大きくなった. これは, 閉じた球殻状集合体上の分子の割合が, 単位格子が大きいほど増加することから理解でき, 2種類の凝集体の存在に固有の性質と考えられる.
以上の他, イオン液体の低融点の起源や, 一次元水素結合系の協同的プロトン移動などを検討した.

Report

(2 results)
  • 2008 Annual Research Report
  • 2007 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2009 2008 2007

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Calorimetric and Dielectric Study of Organic Ferroelectrics, Phenazine-ChloranilicI Acid, and Its Bromo Analog2009

    • Author(s)
      M. Amano, Y. Yamamura, M. Sumita, S. Yasuzuka, H. Kawaji, T. Atake & K. Saito
    • Journal Title

      J. Chem. Phys 130

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermodynamic Symptom of Coexistence of Two Aggregation Modes in the Im3m Cubic Phase Formed in Thermotropic Mesogen, ANBC(n)2009

    • Author(s)
      K. Saito, T. Nakamoto, M. Sorai, H. Yao, K. Ema, K. Takekoshi & S. Kutsumizu
    • Journal Title

      Chem. Phys. Lett 469

      Pages: 157-160

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Is the Liquid or the Solid Phase Responsible for the Low Melting Points of Ionic Liquids? Alkyl-Chain-Length Dependence of Thermodynamic Properties of[C_nmim][Tf_2N]2009

    • Author(s)
      Y. Shimizu, Y. Ohte, Y. Yamamura & K. Saitc
    • Journal Title

      Chem. Phys. Lett 470

      Pages: 295-299

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cubic Phase Formation and Inteiplay 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 & K. Saito
    • Journal Title

      Chem. Mater 20

      Pages: 3675-3687

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Possible Formation of Multicontinuous Structures by Rodlike Particles2008

    • Author(s)
      K. Saito, Y. Yamamura & S. Kutsumizu
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn 77

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Coexistence of Two Aggregation Modes in Exotic Liquid-Crystalline Superstructure : Systematic Maximum Entropy Analysis for Cubic Mesogen, 1, 2-Bis(4'-n-alkoxybenzoyl)hydrazine[BABH(n)]2008

    • Author(s)
      K. Ozawa, Y. Yamamura, S. Yasuzuka, H. Mori, S. Kutsumizu & K. Saito
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. B 112

      Pages: 12179-12181

    • Related Report
      2008 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of Thermal History on Thermal Anomaly In Solid of Ionic Liquid Compound, [C_4min][Tf_2N]2007

    • Author(s)
      Y.Shimizu, Y.Ohte, Y.Yamamura&K.Saito
    • Journal Title

      Chemistry Letters 36

      Pages: 1484-1485

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Microphase Separated Multicontinuous Phase in Low-Molecular-Mass Thermotropic Liquid Crystal (Plenary lecture)2008

    • Author(s)
      Kazuya SAITO
    • Organizer
      20th IUPAC International Conference on Chemical Thermodynamics (ICCT-2008)
    • Place of Presentation
      Warsaw, POLAND
    • Year and Date
      2008-08-04
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] 異方性の大きな粒子が作る立方対称周期構造の可能性2008

    • Author(s)
      斎藤一弥・小澤和巳・山村泰久・安塚周磨・森博之・沓水祥一
    • Organizer
      日本物理学会第63回年次大会
    • Place of Presentation
      近畿大学(大阪府)
    • Year and Date
      2008-03-25
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] BABHのIm3m相における分子凝構造解析の試み2007

    • Author(s)
      斎藤一弥・小澤和巳・山村泰久・安塚周磨・森博之・沓水祥一
    • Organizer
      日本物理学会第62回年次大会
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌)
    • Year and Date
      2007-09-21
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2007-04-01   Modified: 2018-03-28  

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