2018 Fiscal Year Research-status Report
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16K05897
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| Research Institution | Saitama Institute of Technology |
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Principal Investigator |
木下 基 埼玉工業大学, 工学部, 准教授 (40361761)
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2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 光配向 / 液晶 / 有機半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機半導体を用いるデバイスは分子配列を揃えることにより電荷移動度特性が大きく向上することから、配向制御に関する研究が盛んである。われわれは有機半導体がエネルギー的に安定な配置をとりうる結晶構造では高性能化できない材料系に対しても、光配向によって高性能化可能な分子集合体の創製を目的として、光配向性の有機半導体材料の探索を進めている。これまでに、オリゴチオフェン誘導体に加えて、有機半導体であるジケトピロロピロール誘導2,5-di-(2-ethylhexyl)-3,6-bis-(5''-n-hexyl-[2,2',5',2'']terthiophen-5-yl)-pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4-dione (SMDPPEH)がネマチック液晶中において、レーザー光で配向応答性を示すことを明確にしている。今年度は、有機半導体として実績のあるペリレン誘導体について検討を行ったところ、N,N'-bis(2,5-di-tert-butylphenyl)-3,4,9,10-perylenedicarboxyimide(DtBPhPI)を各種濃度で含む液晶サンプルにおいて、レーザー光照射により、ある一定の光強度以上でゆらぎを伴った干渉縞が観測された。また、プローブ光を用いて、配向特性について詳細に調べたところ、プローブ光がポンプ光と平行方向になる時に干渉縞が出現し、垂直方向になるときに消失することが明らかとなった。光照射によって誘起される液晶の配向方向は、照射偏波面と平行方向であることが示唆された。それゆえ、DtBPhPIはこれまでの光配向性色素と同様な配向様式で光により配向可能なことがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究においては、従来の有機半導体から光配向性を示す分子骨格を見つけることが重要課題であり、いくつかの有機色素について光配向性を評価・検討し、液晶分散系において光配向性を示す有機半導体をいくつか見出すことに成功している。今年度は、有機半導体として実績のあるペリレン系有機半導体に着目して、光配向性について検討した。液晶と相溶性の低いN,N'-dipentyl-3,4,9,10-perylenedicarboximide (DnBPI)においては光配向性については検討できなかったが、非平面構造をもつ有するN,N'-bis(2,5-di-tert-butylphenyl)-3,4,9,10-perylenedicarboxyimide (DtBPhPI)は、液晶との相溶性が高いため液晶中に分散でき、光によって液晶の配向変化を誘起可能なことが明らかとなった。従来のオリゴチオフェン系よりも長波長光源による光配向が可能なことから、省エネルギーかつ、化合物へのダメージの軽減化にも寄与できる材料系として意義ある結果であることが示唆される。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに、光配向性有機半導体の候補として、いくつかのπ共役系色素が液晶中で光配向可能なことを見出していることから、それらの光応答挙動を詳細に調べることを試みる。特に、波長選択性がある色素が多いことから、必要に応じて半導体レーザーを導入し、Z-Scan法を用いて、色素の基本骨格が非線形光学効果に及ぼす効果などを検討する。また、分子構造計算を積極的に利用して、光配向性有機半導体に共通する特徴を浮き彫りにし、光配向特性と分子構造との相関関係について明確にする。さらに、電極を付けたデバイスの電場応答挙動の検討を行い、本系の電子デバイスへの有用性について示す。
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| Causes of Carryover |
昨年度、色素の探索と併せて、スメクチック液晶を用いた光応答挙動の高速化について検討を行っていたところ、温度変化による調光特性が観察されたことから、調光素子への展開も図り、簡便な方法で低分子液晶を用いて感温型調光デバイスとして機能することを見出した。それらの結果が、高分子学会パブリシティー賞に選出され、新聞やTVの取材を受けることになり、想定外に時間と労力を要した。このため、予定していた有機半導体色素やレーザーおよび光学部品の購入に費用がかからず未使用額が生じた。本年度は、サンプル調製のための試薬類、ガラス基板、スペーサーおよび光学素子の購入を予定している。また、展示会、シンポジウムおよび学会などにおける発表、情報収集、および論文投稿を計画している。
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