排除体積効果に基づく棒状高分子の遂次液晶相転移に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450389
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 渡辺 順次 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (90111666)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 戸木田 雅利 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (30301170) ; 川内 進 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (80204676)
• Keywords: 棒状高分子 / ポリシラン / 液晶 / 排除体積効果 / スメクチック相 / カラムナー相 / コレステリック相

Research Abstract

光学活性アルキル側鎖を有するポリ-n-デシル-2-メチルブチルシリレン(PD2MBS)は、有機溶媒中で持続長800Åにも及ぶ剛直な7/3ヘリックスを形成し、液晶素材としてふさわしいものであることを示すとともに、適当な長さのアルキル側鎖を導入することで、ポリペプチドと同様にサーモトロピック液晶性を付与することに成功している。またこの種のポリシランは、極性グループを持たないためファンデルワールス力以外の強い分子間力が働かず、排除体積効果だけを考慮して理論的に予測される相挙動の検証が行えるという興味深い液晶素材である。様々な分子量および分子量分布を有するPD2MBSを調製し、その詳細な液晶構造解析を行った結果、分子量分布が広い場合は、低温側でカラムナー液晶相を、高温側でコレステリック液晶相を示し、分子量分布を狭めていくと、両相の中間温度域にスメクチック相が出現することを明らかにすることができた。この結果は、単一分子量の棒状分子で予測された逐次相転移を完全に再現するものであった。また、Mw=10000-40000の分子量のPD2MBSのスメクチック相で層厚を調べ、層厚と分子長がほぼ一致していることを見出し、スメクチックA相であることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Junji Watanabe, Hiroyuki Kamee, Michiya Fujiki: "First observation of thermotropic cholesteric liquid crystal in helical polysilane"Polym. J.. 33. 495-497 (2001)
• [Publications] unji Watanabe, Kento Ookoshi, Kohichi Sakajiri, S.Kawauchi, Jun Magoshi: "Columnar liquid crystals in polypeptides. 1. Columnar hexagonal phase observed in the lyotropic system of poly(γ-octadecyl L-glutamate) dissolved in amphiphilic molecules such as octadecylamine, octadecy alcohol and octadecanoic acid"Macromol. Chem. Phys.. 202. 1004-1009 (2001)
• [Publications] Kento Okoshi, Hiroyuki Kamee, Goro Suzakil, Masatoshi Tokital, Michiya Fujiki, Junji Watanabe: "Well-defined phase sequence including cholesteric, smectic A and columnar phases, observed in thermotropic LC system of simple rigid-rod helical polysilane"Macromolecules (in print).