2020 Fiscal Year Final Research Report

New polymer film processing based on the amplified conversion triggered from the free surface

Research Project

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Project/Area Number	16H06355
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Polymer chemistry
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	Seki Takahiro 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40163084)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	原光生名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10631971) 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) 永野修作立教大学, 理学部, 教授 (40362264) 川月喜弘兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (60271201) 山本哲也名古屋大学, 工学研究科, 助教 (40610027)
Project Period (FY)	2016-05-31 – 2021-03-31
Keywords	自由界面 / 液晶高分子 / 光配向 / 表面レリーフ形成 / アゾベンゼン
Outline of Final Research Achievements	We have developed a method to control the molecular orientation with light from the surface of the liquid crystal polymer film on the air side (free surface). Polymers having an azobenzene unit, which show photoresponsiveness, are placed as a skin layer with a slight thickness of about 20 nm on a liquid crystalline polymer film that does not respond to light. We have developed various control methods that can orient the entire mesgenic groups within the film by the photoreaction on the surface. Furthermore, by inkjet printing on the free surface side of the polymer film, we have developed a method that enables film surface morphing as printed and drawn by irradiation with ultraviolet light. When a photoresponsive skin layer with a molecular level thickness is placed on the surface, and the film is exposed by patterned light, a large mass transfer to occurred as a whole providing a versatile morphological processing. These motions are driven by the Marangoni flow.
Free Research Field	高分子化学、液晶材料
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	液晶ディスプレイを作成する上で、液晶物質を挟む基板に液晶を適切な方向へ並べる配向処理がなされる。近年この配向処理には光照射で配向させる光配向技術が多く使われている。本研究では、液晶高分子物質ではその膜の空気側表面から光配向させうることを示すことができ、液晶物質から作られる光学デバイスの新たな手法を提案した。一方、マランゴニ効果とよばれる表面から駆動される流動現象を光照射で高分子膜にて起こす現象を開発し、光照射インクジェット描画通りに高分子膜に溝が形成される技術を提案した。これまでフォトリソグラフィーで行われてきた表面形状加工が、インクジェット印刷を起点とした物質移動によっても可能となった。