2019 Fiscal Year Annual Research Report
Fundamental studies on liquid crystal compound with larger dielectric permittivity than 10000
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18H03920
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
菊池 裕嗣 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (50186201)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奥村 泰志 九州大学, 先導物質化学研究所, 准教授 (50448073)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 液晶 / 強誘電性 / 自発分極 / 分子配列 / 誘電異方性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
小さなインプットで大きなアウトプットを示す材料の開発とその基盤科学の確立は将来の超省エネルギー、AIスマート制御、高精度自動化技術の実現のため重要である。応募者らは、比誘電率および誘電異方性が10000を超える液晶物質(DIO)を発見し、その異常な特性の原因はDIOが強誘電性を示すためという仮説を立てた。一方で、DIOは流動性の高いネマチック的分子配向秩序を示し強誘電性に必要とされる対称性を有していない。また、従来の液晶科学の常識ではDIOの大きな誘電率等は説明できない。そこで、本研究では、1）DIOと類似構造を有する様々な化合を合成し、鍵となる分子構造を特定、2）強誘電的配向（分子の双極子モーメントが自己相関的に一方向に揃った分子配列）に関与する分子数の定量的評価、3）分光学的計測に基づく分子間相互作用の解析、4）位相干渉が可能な第
二次高調波顕微鏡の試作とドメイン内の分極方向の同定を行う。
H31年度は、高い比誘電率および誘電異方性を示す熱力学的に安定な液晶状態を共融現象により達成する方法の模索、分子構造を変化させたDIO化合物の合成とその相挙動の変化および誘電緩和、分極反転挙動、第二次高調波発生などの諸物性の測定、誘電緩和周波数が高い試料のための電極構造の設計と製作を行った。また、北里大学の渡辺助教との共同研究により分子動力学シミュレーションによるDIO分子の安定配列の計算を行い、分子配向の秩序形成プロセスを確認した。
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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
ジオキサン系化合物において異常に大きな誘電率が発現する相（MP相）は準安定そうであった。共融現象を利用した相挙動を詳細に調べた結果、ある組成で熱力学的に安定相になることが判明した。また、ジオキサン系化合物の分子構造を部分的に変化させたを合成し、物性評価したところ、異常に大きな誘電率が発現するための鍵となる構造が明らかとなった。これらの成果はこの材料系の学寿的意義や発展において大きな前進である。さらにジオキサン系化合物の電気光学的測定や構造評価のための装置の設計を行い、試作を開始した。以上のように、研究は順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
H32年度は、比誘電率および誘電異方性が異常に大きい液晶物質(DIO)の関連物質の合成をさらに進め、それらの誘電緩和、分極反転挙動、第二次高調波発生などを詳細に測定し、その電気的性質や分子配列構造の評価を行う。混合による共融現象を利用して高極性液晶相が室温付近で広温度域で安定に発現する手法を探索する。シミュレーションによるメカニズム解明を進める。研究の遂行上問題は生じていない。
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