2022 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 / ネマチック / スメクチック / 自発分極 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
液晶に電場を印加した際に液晶に作用するトルクはその誘電率異方性の平方根に反比例するため、誘電率異方性の大きな液晶を用いることで低電圧駆動が可能となる。 我々は1,3-ジオキサン構造を有する液晶化合物C3DIOで生じる3種の液晶相の一つにおいて、通常のネマチック相のような高い流動性や散漫なX線回折パターンを示すにも関わらず、誘電率異方性が10,000以上と極めて大きいこと、また強誘電的分極反転スイッチングや第二次高調波発生(SHG)を示すことを報告した。しかし、C3DIOの物性が明らかになった一方で、化学構造と強誘電性発現の関係は未解明である。そこで本研究では、C3DIOの構造を系統的に変化させた類縁体の物性を評価することで、特異な誘電特性と化学構造の関係について検討した。誘電緩和測定から得られた比誘電率は、フッ素置換基の位置を側方に変えた化合物はC3DIOに比べて著しく減少した。一方で、C3DIOの末端フッ素基を電気求引性の高い基にき換えると比誘電率は約5,000-15,000と非常に高い値を示した。また、これら化合物で明瞭な自発分極の反転を示すピーク電流が確認できた。いずれの化合物でも、強誘電体で典型的に観測されるD-Eヒステリシス曲線が観測され、Dの飽和値はC3DIOの示した4.4 μC・cm－2に比べて約0.4-0.7 μC・cm－2 ほど増大した。上記のように棒状分子骨格の側面のフッ素の位置が変化して分子長軸方向の双極子モーメントが減少すると強誘電性ネマチック相が発現せず、骨格の末端に極性置換基を導入して分子長軸方向に双極子モーメントが増大すると分子短軸方向の電気的な分子間斥力が増大するにも関わらず強誘電性ネマチック相が発現することが明らかになった。
また、強誘電性スメクチックＡの構造解析をシンクロトロン光を用いて詳細に評価し、世界初の発見に成功した。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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