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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Theoretical and Experimental Studies on Nanostructures Based on Chiral Liquid Crystals

Research Project

Project/Area Number 19H02537
Research InstitutionKitasato University

Principal Investigator

渡辺 豪  北里大学, 理学部, 准教授 (80547076)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉田 純  日本大学, 文理学部, 准教授 (60585800)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Keywordsキラル液晶 / 分子動力学 / キラル金属錯体 / ソフトマテリアル
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、計算科学的手法と実験科学的手法を連携した新規なアプローチにより、キラル分子に剛直な骨格を持つ八面体型金属錯体を用いたキラル液晶における金属錯体の分子構造ねじれと系全体に発現するらせん構造との相関関係の理解、さらにはナノスケールのらせん構造における制御因子の提案を目指している。
令和四年度の実験研究では、エナンチオ体がキラルカラムナー液晶を取る八面体型金属錯体において、Δ体、Λ体を等量含むラセミ体がレクタンギュラーカラムナー液晶を発現することを見出した。また、カラム内部の分子積層距離はカラムによって異なる3パターンが存在することを微小角入射X線回折や偏光顕微鏡観察によって確かめた。
また計算科学による研究では、実験において確認されたラセミな系が形成するカラムナー液晶の集合構造の詳細を分子動力学(MD)シミュレーションによって調べた。その結果、同一カラム内ではΔ体とΛ体がペアを形成していることが分かった。また、平衡状態では分子間の平均積層距離が異なる3種類のカラムが安定して存在しており、これはGI-XRDの結果が示唆する3パターンの分子間積層距離の裏付けとなっている。この平均積層距離の違いは、分子のカラム軸に対するティルト角の違いに起因するものと考えられる。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

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。

  • Research Products

    (9 results)

All 2023 2022 Other

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Tuning the mechanoresponsive luminescence of rotaxane mechanophores by varying the stopper size2023

    • Author(s)
      Hiratsuka Keiko、Muramatsu Tatsuya、Seki Takuya、Weder Christoph、Watanabe Go、Sagara Yoshimitsu
    • Journal Title

      Journal of Materials Chemistry C

      Volume: 11 Pages: 3949~3955

    • DOI

      10.1039/d3tc00330b

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Singlet fission as a polarized spin generator for dynamic nuclear polarization2023

    • Author(s)
      Kawashima Yusuke、Hamachi Tomoyuki、Yamauchi Akio、Nishimura Koki、Nakashima Yuma、Fujiwara Saiya、Kimizuka Nobuo、Ryu Tomohiro、Tamura Tetsu、Saigo Masaki、Onda Ken、Sato Shunsuke、Kobori Yasuhiro、Tateishi Kenichiro、Uesaka Tomohiro、Watanabe Go、Miyata Kiyoshi、Yanai Nobuhiro
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 14 Pages: 1056

    • DOI

      10.1038/s41467-023-36698-4

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Nano-clustering mediates phase transitions in a diastereomerically-stabilized ferroelectric nematic system2022

    • Author(s)
      Nishikawa Hiroya、Sano Koki、Kurihara Saburo、Watanabe Go、Nihonyanagi Atsuko、Dhara Barun、Araoka Fumito
    • Journal Title

      Communications Materials

      Volume: 3 Pages: 89

    • DOI

      10.1038/s43246-022-00312-9

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Computational prediction of dynamics and structure of organic semiconductor crystals2023

    • Author(s)
      Go Watanabe
    • Organizer
      RIKEN CEMS Topical Meeting Online
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] A Molecular Dynamics Study of Helical Columnar Liquid Crystals Based on Propeller-Shaped Metallomesogens2022

    • Author(s)
      Go Watanabe, Mitsuo Hara, and Jun Yoshida
    • Organizer
      International Liquid Crystal Conference 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 強誘電ネマチック液晶の微視的挙動に関する分子動力学的研究2022

    • Author(s)
      栗原三朗、佐藤俊輔、西川浩矢、荒岡史人、渡辺豪
    • Organizer
      2022年日本液晶学会討論会
  • [Presentation] A Molecular Dynamics Study for Self-Assembling Soft Materials2022

    • Author(s)
      Go Watanabe
    • Organizer
      Optics of Liquid Crystals 2021 Satellite Workshop
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 研究者個人ページ

    • URL

      https://www.go-watanabe.com/

  • [Remarks] researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/go_watanabe

URL: 

Published: 2023-12-25  

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