2019 Fiscal Year Annual Research Report
New polymer film processing based on the amplified conversion triggered from the free surface
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16H06355
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
関 隆広 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40163084)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永野 修作 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40362264)
原 光生 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10631971)
川月 喜弘 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (60271201)
有光 晃二 東京理科大学, 理工学部先端化学科, 教授 (30293054)
増渕 雄一 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40291281)
山本 哲也 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (40610027)
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| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | 自由界面 / 光液晶配向 / 物質移動 / 側鎖型高分子液晶 / アゾベンゼン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
加熱あるいは光照射により、そこを起点として大きな物質移動が誘起されることを３年前に見出し、その現象の理解を進める努力を進めてきた。この物質移動現象は膜の軟化によって誘発されるマランゴニ流であると解釈している。従って、光に応答しない液晶高分子膜であっても高分子膜の表面だけに光活性層を設ければ、光誘起物質移動が誘起されるものと考え、その方向のアプローチを進めた。光不活性な液晶高分子膜の表面にLangmuir-Schaefer法または加熱表面偏析によって分子レベルの薄膜を設け、光のパターン露光を行った。その結果、効率的な物質移動が誘起されることがわかった。一方、光応答液晶高分子膜の最表面に長鎖アルキルの高分子膜の分子レベルの薄膜を設けると光物質移動は著しく阻害された。このことから、最表面のみの表面張力勾配設ければ物質移動の実現が可能であることが分かり、マランゴニ効果が少なくとも液晶系材料の光物質移動メカニズムの主たる駆動となっていることが分かった。当グループでは20年に渡り効率的なアゾベンゼン液晶高分子膜のパターン露光による物質移動の研究を進めてきたが、ここで新解釈を行うに至った。自由界面の重要性が証明され、これをまとめた論文を既に投稿した。また、この物質の動きを説明するための適切な物質移動の物理モデルの創出に努めている。
側鎖型液晶高分子がアモルファス子分子膜の自由界面上で高密度ブラシを形成する現象を見出しているが、今年度はその挙動を脱濡れ現象と関連付けて観測することを試みた。液晶高分子の相転移温度の重要性が示唆された。また、平面の膜状態だけでなく種々の賦形高分子材料膜への展開も図った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
インクジェット描画を通じて、光照射でマランゴニ効果で表面加工を行う新たな手法を提出したが、この現象の発見により、光に応答しない高分子膜の表面だけに数ナノメータ―厚の光反応層を自由界面に設けるだけで、パターン露光により効率的な光物質移動が誘起されることを新たに見出した。これは、表面張力が物質移動現象に極めて重要な役割を果たしていることを示している。光誘起物質移動現象は、25年もの間世界中で活発に研究されているものの、マランゴニ効果が極めて重要である証明となる。この成果は、当初の計画にはないものであるが、当該分野において極めてインパクトの高い成果である。
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| Strategy for Future Research Activity |
液晶高分子膜における自由界面の役割はこれまで、あまり着目されてこなかった。しかしながら本研究を通じて、本研究組織以外からもその重要性を意識した研究が多く報告されるようになってきた。あらたな学術の形成に向けて、影響力のある仕事を発信してきたと考えている。
最終年度は、現在進めている、高分子膜の表面層だけによる光物質移動の研究と、分子混合による高次スメクチック層の発現も総括する。一方、当初の計画にあった液晶物質のフロンティア重合については、化合物の設計上の障壁があって研究が進みにくかったが、使用する物質を変えるなどして改善を図っており、その実現に注力する。
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