2016 Fiscal Year Research-status Report
カラミチック液晶とディスコチック液晶間を熱及び光照射で相転移するシステムの構築
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15K05488
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| Research Institution | Ryukoku University |
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Principal Investigator |
内田 欣吾 龍谷大学, 理工学部, 教授 (70213436)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 洋 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 無機機能材料研究部門ハイブリッドアクチュエーターグループ, 研究員 (40357223)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 液晶 / カラミチック液晶 / ディスコチック液晶 / アゾベンゼン / フォトクロミズム / 相転位 / 分子集合体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コア部分にディスク型メソゲンであるトリフェニレン環をもち、側鎖にカラミチックメソゲンであるアゾベンゼン部位を６つもつ誘導体の分子構造と液晶挙動を明らかにする研究を行っている。今年度はSPring 8の放射光を用いて、エステル誘導体のサーモトロピック液晶相を同定できた。その結果は、現在論文執筆中である。さらに、このエーテル誘導体において中心のトリフェニレンコアとアゾベンゼン側鎖を連結するメチレン鎖の鎖長を１，２，３，４と変えた誘導体の合成を試みたが、炭素鎖長が２の誘導体は合成できず、残りの１，３，４を合成した。当初、炭素鎖長３の誘導体がディスコチック相とカラミチック相を示すのに対し、炭素鎖長１の誘導体がディスコチック相のみを示し、炭素鎖長４の誘導体がカラミチック相のみを示すものと予想した。しかし、偏光顕微鏡観察では炭素鎖長１および４の誘導体は、ともにカラミチック液晶のテクスチャであった。2017年度のSPring 8測定で、液晶構造の確認を行う。
アゾベンゼンの代わりにカラミチックメソゲンとしてビフェニルを導入したエーテル誘導体も3種類合成した。これらは、無色透明なためディスプレーへの応用の可能性があるが、液晶相SmA相を示す温度範囲が末端アルキル鎖長12の誘導体で、194－170℃と比較的高温であった。より低温の液晶相を示す誘導体の合成が必要である。
これらの誘導体の精製は、分取GPCを用いるとCHNの元素分析値が0.3%の誤差内で合うまでに純度の向上ができることが分かった。この精製したサンプルで、データを集めることが可能になった。枝分かれ側鎖をもつ誘導体は、元素分析が合わずデータが取れなかった。この精製法を現在試みている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
液晶の構造を同定する方法は、偏光顕微鏡(POM)によるテクスチャー観察と、X線回析(XRD)による構造決定が必須である。示差走査熱量測定(DSC)により相転移温度を決定し、幾つの液晶相があるかを決定後、構造を決定する必要があったが、清水の属する産業技術総合研究所関西センターのX線回析装置では構造決定ができなかった。それは、このXRDでは①液晶の表面を大気にむき出しで測定しているため、表面の配向制御ができていないこと、②液晶表面の広い範囲のXRDを観察していること、が問題であった。この測定装置を用いて、このような不具合が出ることはそれまでの液晶では観察されなかったため、予期できない事態であった。
そこでSPring 8の高輝度光を利用することにした。実際、SPring 8のBL40B2のビームラインで測定を行ったところ、液晶のドメインを観察し、まさにその液晶ドメインに直径200ミクロンのビームを集光して観察しないと、正確な解析ができないこと、液晶の厚みを50ミクロン程度に薄くしないと、厚さ方向に複数のドメインが重なり、求める構造が得られないことが判明した。このようなことから、遅れが出ていたが、2016B期の測定で、エステル誘導体に関しては、ほぼ構造決定を終えることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2017年度、SPring 8の2017A期の測定に、我々の申請が認可されており、エーテル誘導体の構造決定に取り組むことになっている。エーテル誘導体も予想を超える複数の液晶相が観察されており、その各々の液晶相の同定が必要になっている。エーテル誘導体は、エステル誘導体に比べて温度や湿度に対する安定性に優れているため、ディスコチック液晶とカラメチック液晶の双方が発現できることが確認できれば、こちらの誘導体がメインテーマとなる。
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| Causes of Carryover |
清水 洋が、産総研を退職し、2017年度から奈良先端科学技術大学院大学に移籍した。その準備で、実験時間が取れず、余った研究費を2017年度に回した。
内田も極少額残し、最終年度に使用することにした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
清水は、奈良先端科学技術大学院大学に移籍後も研究を続けるので、本来の目的のために使用する。
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