大きな分子分極率を有するポリマーの設計と双極子配向制御

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07246105
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 宮田 清蔵 東京農工大学, 大学院・生物システム応用科学研究科, 教授 (90015066)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡辺 順次 東京工業大学, 工学部, 教授 (90111666) ; 緒方 直哉 上智大学, 理工学部, 教授 (40053574)
• Keywords: 非線形光学効果 / ポッケルス効果 / 位相・振幅のマニピュレーション / 光波マニピュレーション / 光変調器 / 高分子 / 液晶性高分子

Research Abstract

近年、情報ハイウェイ、光ローカルエリアネットワークに代表されるように情報交換や、高速情報処理システムの整備が社会的課題となっている。このような高速処理を実現するためには光の振幅・位相の時間的マニピュレーションデバイス、超高速EO光変調デバイスが必要とされている。有機材料は比誘電率が低いことから、超高速・広変調帯域デバイス構築の可能性を秘めている。そこで本研究では、「振幅・位相のマニピュレーション」を行うために必要な「大きな分子分極率を有するポリマーの設計と双種子の配向制御を目的とする。ゾーン延伸分極処理あるい液晶場を利用しての配向制御を行うことにより、大きな非線形光学定数を有し、かつ安定性の良い画期的な非線形形光学ポリマーを開発する。さらに、その光変調特性を確認し、デバイス作製に必要な基礎的知見を得る。
本研究によって以下のような知見が得られた。
1.βxyyの大きな2次元型電荷移動分子をMOPAC-PM3法などの分子化学計算を用いて設計した。特にアゾメチン系およびアゾベンゼン系の色素の分子超分極率は、Dispersed Red1のβの3倍の値を有していることが判明した。
2.βxyyの大きな発色団を導入した主鎖型高分子が、分極処理後も極めて安定な非線形光学特性を有していることを見いだした。
主鎖方向に大きな双極子モーメントを有する主鎖型液晶ポリマーを合成した。これらの液晶高分子は分極処理せずとも2次の非線形光学効果が発現し、またそのらせんピッチを利用することにより効率の良い光波マニピュレーションが可能となった。

Research Products

• [Publications] M.Rikukawa: "Fabrication and Electrical Properteis of Fullerene/Phthalocyaninatometal Langmuir-Blodgett Films" Synthetic Metals. 86. 2281 (1997)
• [Publications] M.Rikukawa: "Formation of Azopyridine/Phthalocyaninatoiron Complexes on the Air-Water Interface and Electrical Properties of Their Langmuir-Blodgett Films" Synthetic Metals. 86. 1899 (1997)
• [Publications] M.Nakagawa: "Charge Transfer Interactions of Cyclobis (azopyridinium-phneylene) and Hydroquinone Derivertives" Synthetic Metals. 86. 1873 (1997)
• [Publications] H.Usui: "Deposition of polyurea thin films by ionization-assited method" J.Vac.Sci.Technol.A16(1). 105-113 (1997)
• [Publications] N.Tsutsumi: "Precise study of nonlinear optical coefficients and hyperpolarizabilities in cold-drawn and poled ferroelectric nylon 11 films" J.Chem.Phys. (in press).
• [Publications] M.Rikukawa: "Structure and Electrical Properties of Multilayer Thin Films Consisting of Polypeptide and Metal Phthalocyanines" Synthetic Metals. 84. 393 (1997)
• [Publications] M.Nakagawa: "Electrical Properties of Iodine-Doped Materials Comprised of (Phthalocayninato) iron and Azopyridines" Synthetic Metals. 84. 421 (1997)
• [Publications] M.Rikukawa: "Self-Organization and Electrical Properties of Head-to-Tail Poly (3-hexylthiophene) in Langmuir-Blodgett Films" Synthetic Metals. 84. 233 (1997)
• [Publications] H.Kawahara: "Third-Order Optical Nonlinearity in Regioregular Head-to-Tail Coupled Poly (3-hexylthiophene)" Optical Review. 4. 188 (1997)
• [Publications] J.C.Kim: "Preparation of Retardation Film for Supertwisted Nematic Liquid Crystal Display by Drawing and Poling s" Jpn.J.Appl.Phys. 36. 232-238 (1997)
• [Publications] X.T.Tao: "Metal Complex Polymer for Second Harmonic Generation and Electroluminescence Applications" Appl.Phys.Left.70. 1503-1505 (1997)
• [Publications] J.C.Kim: "Preparation of Retaedation Film for STN-LCD with Wide Viewing Angle by Drawing and Poling" Mol.Cryst.Liq.Cryst.295. 75-78 (1997)
• [Publications] X.T.Tao: "Novel Main-chain Poly-carbazoles as Hole and Electron Transport Materials in Polymer Light-emitting Diodes" Appl.Phys.Left. 1921-1923 (1997)
• [Publications] 重原淳孝: "側鎖に分極基を有するポリフマレートの合成とそのLB膜のSHG特性" 高分子論文集. 54(11). 805-811 (1997)
• [Publications] 渡辺敏行: "量子化学計算による有機光学材料の分子設計" 応用物理. 66(10). 1102-1106 (1997)
• [Publications] S.Miyata: "Novel fabrication techniques of Electroluminescent and Photoluminescent Devices" in Organic Electroluminescent Materials and Devices" Gordon and Breach Science Publishers, 487 (1997)
• [Publications] S.Miyata: "Poled Polymers and their Applications to SHG and EO Device" Gordon and Breach Science Publishers, 252 (1997)