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光重合誘起分子拡散による配向表面構造の創製と動的機能の創出

Research Project

Project/Area Number 22KJ1284
Project/Area Number (Other) 21J22737 (2021-2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022)
Section国内
Review Section Basic Section 32020:Functional solid state chemistry-related
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

橋本 彩有里  東京工業大学, 物質理工学院, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2023-03-08 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywords液晶 / 高分子 / 分子配向 / 表面形状 / 光回折 / 外部刺激応答
Outline of Research at the Start

近年,力学や光学的な多彩な機能を発現する特異的な表面構造を人工的に取り入れた生物模倣が大変注目されている。しかしながら,表面構造を部分的に模した例が多く,構造と動きを併せ持つ動的機能発現の研究例は少ない。本研究では,独自に見出したマイクロメートルスケールの深さを有する配向表面凹構造フィルムに対して,力学的な動きを誘起し,生物模倣機能を示すフィルムの実現を目的とする。配向凹構造の詳細な形成メカニズムを明らかにし,刺激応答型の自在な表面形状制御できる新たなフィルムデバイスの創製を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

次世代力学・光学材料の開発のため,表面構造に動きを付与した動的な表面制御による機能向上が盛んに研究されている。本研究では,申請者が独自に見出した表面凹構造を有する液晶高分子薄膜の力学および光学機能を発現する単一フィルムの作製を目的とする。当該年度は,熱刺激に応答した光回折素子の開発を目指し,理論解析と合わせて詳細に光回折挙動を調べた。
異方骨格を有するモノマーに少量の架橋剤,光重合開始剤を添加した重合用試料を用いてパターン紫外光照射を行うことで,表面に周期的な溝構造を有する液晶高分子薄膜を作製した。このフィルムに様々な偏波面を有するHe-Neレーザー光を入射し,加熱冷却過程における光回折挙動を調べた。室温下では回折光は明確な偏波面依存性を示した一方で,等方相温度において偏波面依存性は現れず,全体を通して最も回折効率が高い結果が得られた。加えて,この加熱冷却過程における偏波面依存性および回折効率変化は,5回の繰り返し性を示した。したがって,液晶相温度では分子配向由来の回折が強い一方で,等方相温度では表面形状由来の回折が明確に現れることがわかった。また,フィルム膜厚方向の位相差変化に対するフーリエ変換処理や薄膜台形回折格子の回折効率に関する理論モデルによる解析を行った。その結果,形状由来の光回折挙動については実験値と理論値が一致することを明らかにした。このように本年度の研究を通じて,独自に見出した表面凹構造を有する液晶高分子フィルムの光回折素子としての材料応用性の指針を示した。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results)

  • [Journal Article] Molecular Alignment Patterning Enabled by Novel Photopolymerization with Structured Light and its Optical Applications2023

    • Author(s)
      Hashimoto Sayuri、Hisano Kyohei、Aizawa Miho、Shishido Atsushi
    • Journal Title

      Optical Materials and Applications

      Volume: ー Pages: 71-91

    • DOI

      10.1142/9789811280603_0003

    • ISBN
      9789811280597, 9789811280603
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Direct Surface Patterning of Microscale Well and Canal Structures by Photopolymerization of Liquid Crystals with Structured Light2023

    • Author(s)
      Hashimoto Sayuri、Akamatsu Norihisa、Kobayashi Yoshiaki、Hisano Kyohei、Aizawa Miho、Kubo Shoichi、Shishido Atsushi
    • Journal Title

      ACS Applied Materials & Interfaces

      Volume: 15 Pages: 14760-14767

    • DOI

      10.1021/acsami.2c20739

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Surface Topographical Control of a Liquid Crystal Microlens Array Embedded in a Polymer Network2022

    • Author(s)
      Mejia Jose、Aizawa Miho、Hisano Kyohei、Matsumoto Kohsuke、Hashimoto Sayuri、Kubo Shoichi、Shishido Atsushi
    • Journal Title

      Applied Sciences

      Volume: 12 Issue: 15 Pages: 7901-7901

    • DOI

      10.3390/app12157901

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Fabrication of liquid-crystalline polymer films with well and canal surface topographies directed by photopolymerization with structured light2023

    • Author(s)
      Sayuri Hashimoto, Miho Aizawa, Kyohei Hisano, Shoichi Kubo, Atsushi Shishido
    • Organizer
      KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics 2023 (KJF-ICOMEP 2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Direct patterning of well and canal surface structures induced by photopolymerization with structured light2023

    • Author(s)
      Sayuri Hashimoto, Miho Aizawa, Kyohei Hisano, Shoichi Kubo, Atsushi Shishido
    • Organizer
      KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics 2023 (KJF-ICOMEP 2023)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photopatterning of novel surface topographies of canal and well structures on liquid-crystalline polymer films2023

    • Author(s)
      Sayuri Hashimoto, Miho Aizawa, Kyohei Hisano, Shoichi Kubo, Atsushi Shishido
    • Organizer
      4th International Conference on Photoalignment and Photopatterning in Soft Materials
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 空間選択的な光重合が誘起するマイクロ表面構造の熱応答挙動2023

    • Author(s)
      橋本 彩有里・相沢 美帆・久野 恭平・久保 祥一・宍戸 厚
    • Organizer
      第72回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 光重合誘起マイクロ表面構造薄膜の光回折機能と熱刺激応答性2023

    • Author(s)
      橋本 彩有里・相沢 美帆・久野 恭平・久保 祥一・宍戸 厚
    • Organizer
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Formation of novel surface topographies on liquid-crystalline polymer films by photopolymerization with structured light2022

    • Author(s)
      Sayuri Hashimoto, Miho Aizawa, Kyohei Hisano, Shoichi Kubo, Atsushi Shishido
    • Organizer
      The 7th Japan-US Science Forum in Boston 2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 空間選択的な光重合による表面凹構造の一段階形成2022

    • Author(s)
      橋本 彩有里・相沢 美帆・久野 恭平・久保 祥一・宍戸 厚
    • Organizer
      第12回CSJ化学フェスタ
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] パターン光重合が誘起する異方分子拡散に基づいた表面凹構造形成2022

    • Author(s)
      橋本 彩有里・相沢 美帆・久野 恭平・久保 祥一・宍戸 厚
    • Organizer
      第71回高分子討論会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] パターン光重合が誘起する分子拡散を利用した新規な表面凹構造の形成2022

    • Author(s)
      橋本 彩有里・赤松 範久・久保 祥一・宍戸 厚
    • Organizer
      日本化学会第102春季年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Simultaneous control of molecular alignment and surface structures by patterned photopolymerization2021

    • Author(s)
      Sayuri Hashimoto, Norihisa Akamatsu, Atsushi Shishido
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem 2021)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Formation of surface structures by photoinduced molecular diffusion2021

    • Author(s)
      Sayuri Hashimoto, Norihisa Akamatsu, Shoichi Kubo, Atsushi Shishido
    • Organizer
      Optics in Liquid Crystal Conference 2021 (OLC2021)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Analysis of surface relief structures formed by patterned-photopolymerization induced molecular diffusion2021

    • Author(s)
      Sayuri Hashimoto, Norihisa Akamatsu, Shoichi Kubo, Atsushi Shishido
    • Organizer
      SPIE Optics + Photonics 2021, Liquid Crystals XXV
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ストライプ光重合が誘起する分子拡散を利用した表面構造の形成挙動解析2021

    • Author(s)
      橋本 彩有里・赤松 範久・久保 祥一・宍戸 厚
    • Organizer
      2021年日本液晶学会討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] パターン光照射による液晶高分子フィルムの表面構造形成2021

    • Author(s)
      橋本 彩有里・赤松 範久・久保 祥一・宍戸 厚
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2021-05-27   Modified: 2024-12-25  

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