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2019 Fiscal Year Annual Research Report

強磁性ソフトマテリアルを志向した有機ラジカル分子の設計と構造制御

Research Project

Project/Area Number 17J09262
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

山口 大輔  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Keywords自己組織化 / 物理ゲル / 液晶 / 自己組織化ファイバー
Outline of Annual Research Achievements

有機機能性材料の構築において、分子の自己組織化はナノからマイクロスケールの構造を精緻に制御する技術として注目を集めている。自己組織化材料として液晶と自己組織化ファイバーがある。液晶は液体の流動性と結晶の秩序性を併せ持ち、動的な秩序構造を形成する。一方、自己組織化ファイバーは弱い分子間相互作用により自己組織的に形成される。これらの自己組織化材料は分子設計や自己組織化プロセスを制御することで、集合構造と機能の制御が可能であるが、さらなる研究が求められている。特に、磁気特性を有する自己組織化繊維材料を開発する上で、分子の集積構造の制御および巨視的なファイバーの配向構造制御が、バルク材料としての機能発現に重要であると考えられる。
当該年度は、まず、より高度な自己組織化ファイバーの配向制御手法の確立を目指した。スメクチック液晶を鋳型として利用し、ファイバー形成を温度条件により制御し、これまでにない格子状に配向したファイバー状集合体の作製に成功した。液晶の秩序構造を温度条件により制御することが、自己組織化ファイバーのより複雑な配向構造の制御に有用であることが分かった。
また、π共役部位を有する分子からなる新たな光導電性自己組織化ファイバーの開発も行った。新たに開発した分子は熱履歴により分子間相互作用が異なる状態を形成し、異なる光導電特性を示した。分子の集積構造の制御によりファイバー状集合体の電子機能を制御することに成功した。
また液晶分子の動的な集団的挙動を理解するために、光応答性液晶分子を用いて、超高速時間分解電子線回折測定を行ったところ、従来考えられていたより1万倍程度高速で液晶分子が集団的な運動をすることを明らかにした。
以上の結果は、液晶材料の開発に新たな知見をもたらすとともに、自己組織化繊維材料の複雑な繊維構造の構築と高度な機能制御のための材料設計指針を与えると期待される。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (6 results)

All 2020 2019 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Shear-induced liquid-crystalline phase transition behaviour of colloidal solutions of hydroxyapatite nanorod composites2020

    • Author(s)
      Kajiyama Satoshi、Iwase Hiroki、Nakayama Masanari、Ichikawa Rino、Yamaguchi Daisuke、Seto Hideki、Kato Takashi
    • Journal Title

      Nanoscale

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1039/C9NR10996J

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ultrafast isomerization-induced cooperative motions to higher molecular orientation in smectic liquid-crystalline azobenzene molecules2019

    • Author(s)
      Hada Masaki、Yamaguchi Daisuke、Ishikawa Tadahiko、Sawa Takayoshi、Tsuruta Kenji、Ishikawa Ken、Koshihara Shin-ya、Hayashi Yasuhiko、Kato Takashi
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 10 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41467-019-12116-6

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 熱刺激により準安定―安定相転移を示す自己組織性ファイバーの開発とその光導電機能2019

    • Author(s)
      山口大輔、吉尾正史、加藤隆史
    • Organizer
      第9回CSJ化学フェスタ2019
  • [Presentation] Bistable Photoconductive Self-Assembled Fibers Showing Thermal-Induced Switchable Photoconductivity2019

    • Author(s)
      山口大輔、加藤隆史
    • Organizer
      FAPS2019 (The 6th Federation of Asian Polymer Societies International Polymer Congress)
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 光照射された液晶分子が瞬時に集団的運動をする現象を初観測 ~光で分子の運動を操ることに道を開く~

    • URL

      https://www.t.u-tokyo.ac.jp/foe/press/setnws_201909171055202136267457.html

  • [Remarks] Blink and you’ll miss it

    • URL

      https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00072.html

URL: 

Published: 2021-01-27  

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