2019 Fiscal Year Annual Research Report
液晶性高分子ラメラ構造に基づく光配向性機能材料の創出とナノデバイスへの展開
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19H02774
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
永野 修作 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40362264)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 側鎖型高分子液晶 / 光配向 / プロトン伝導 / ナノパターニング / サーモトロピック液晶 / リオトロピック液晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
重合した側鎖型光応答性液晶高分子がスメクチック液晶性を示すアゾベンゼン含有メソゲンモノマー(Az)とアモルファス高分子モノマーの共重合し、本研究にて提案するスメクチック液晶性（サーモトロピック液晶性）と液晶側鎖層とアモルファス側鎖層が主鎖を介して相分離したラメラ構造（リオトロピック液晶性）を有する新たな液晶性ラメラ構造（ヘテロスメクチックラメラ構造）を創出、以下の結果を得た。
1)サブ10 nmパターン誘導自己集合(DSA)材料を志向したヘテロスメクチックラメラ構造
かご型シルセスキオキサン(POSS)側鎖とAzメソゲン側鎖を持つモノマーの共重合体（P(Az-r-POSS)）をリビングラジカル重合により得た。合成したP(Az-r-POSS)は、スメクチック液晶性を示し、Az側鎖とPOSS共重合体側鎖が主鎖を介して相分離したラメラ構造を形成することがわかった。また、X線散乱測定からP(Az-r-POSS)のラメラ構造由来の6次から8次に至るまでの高次散乱が観察され、高秩序なラメラ構造を持つことが明らかとなった。
2)スメクチック液晶性とプロトン伝導性も持つヘテロスメクチックラメラ構造
Azメソゲンモノマーとアクリル酸(AA)またはメタクリル酸(MA)とを共重合した高分子、P(Az-co-AA) およびP(Az-co-MA)をそれぞれ合成した。X線散乱測定より、これらの共重合体は、Azメソゲン側鎖とカルボン酸側が主鎖を介して相分離したヘテロスメクチックラメラ構造を形成していることがわかった。特にP(Az-co-AA)は、１次ピークの消滅則が見られ、より長距離秩序が高い液晶構造を形成していることが明らかとなった。
今後、これらのヘテロスメクチックラメラ構造材料を、当研究グループの独自の光配向手法（自由界面コマンドシステム）を用い、垂直配向ラメラ構造とその面内一軸配向制御を行なう。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
計画の分子設計により、サブ10 nmパターン誘導自己集合材料およびプロトン伝導の配向スイッチング材料の2つの液晶配向材料の基本的な設計指針を固められたため。サーモトロピック液晶性の配向構造とリオトロピック液晶性相分離機能層の機能分離が実証でき、今後、配向手法や実際の物性の配向スイッチングを目指すことができる。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画に沿って、研究を遂行する。当研究グループが独自に開発している、自由界面コマンドシステム（Nat. Commun. 5, 3320(1-8) (2014)）を2つのヘテロスメクチックラメラ構造に適用し、サブ10 nmナノパターニング材料および光プロトン伝導スイッチング材料へ新たな光配向材料の展開を図る。
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