Creation of photo-aligned functional materials based on liquid crystalline polymer lamellar structures

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02774
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35020:Polymer materials-related
• Research Institution: Rikkyo University (2020-2021); Nagoya University (2019)
• Principal Investigator: Nagano Shusaku 立教大学, 理学部, 教授 (40362264)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 液晶性高分子 / 光配向 / ナノ相分離 / 誘導自己集合材料 / プロトン伝導 / 光制御

Outline of Final Research Achievements

We prepared liquid crystal (LC) copolymers by simple copolymerization of liquid crystal (LC) side-chain monomers and amorphous side-chain monomers. The LC copolymers formed a highly ordered lamellar structure in which the smectic (Sm) LC phase and amorphous phase are arranged alternately (heterosmectic lamellar (HSL) structure). By introducing photoresponsive LC structure to the Sm phase in the HSL structure, we have demonstrated photo-aligned sub-10-nm induced self-assembly patterned materials and photoresponsive proton-conducting materials as new photoalignment nanomaterial platforms.

Free Research Field

高分子化学・光機能材料

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

微細加工分野の発展はめざましく、現在、高分子1分子回転半径に迫る微細構造(サブ10 nm)がターゲットとなっている。本研究は、スメクチック液晶側鎖とアモルファス側鎖からなるランダム共重合体によって形成される液晶相およびアモルファス相の側鎖の相分離構造利用したラメラ構造(ヘテロスメクチックラメラ(HSL)構造)を提案し、高規則なサブ10 nm微細構造を形成した。このHSL構造に光配向機能化やプロトン伝導機能を付与することにより、サブ10 nm微細構造材料と光プロトン伝導制御材料へと展開し、その実証を行った。新たな高分子のナノ構造化材料の方法論を示した。