2019 Fiscal Year Research-status Report
サブ分子スケールでの新たな分類体系に基づく層状液晶相の分子充填様式と物性の相関
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19K05363
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
山村 泰久 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (80303337)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
沓水 祥一 岐阜大学, 工学部, 教授 (80214964)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 液晶 / 層状液晶相 / スメクチック相 / アルキル鎖 / 分子集合体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「分子がどのように充填しているか」は，分子集合体の物性の理解には不可欠な情報であり，単純な剛体分子モデルで凝集構造が表現されてきた液晶でも同様である．その代表である分子が層状構造の集合体を形成する層状液晶相において，柔軟なアルキル鎖部分のとる形状が異なる二通りの分子充填様式が存在することを我々は提案している．その提案に基づいた新しい枠組みで液晶の物性が見直される必要があり，これまで築かれた層状液晶相の物性科学に関して，この新しい枠組みを基盤とした視点から再検証が必要である．本研究は新しい視点による層状液晶相の物性の解明を目的とし，液晶分子の充填様式の違いに起因する液晶物性の差異を見出すことにより，新しい枠組みを基盤とする層状液晶相の分子充填様式とマクロ物性の相関を確立することを目指すものである．
今年度は，(a)研究対象とする系の候補の選択および一部物性測定と，(b)研究対象候補の一つであるnOCTの合成方法の確立を目指して，研究を行った．まず(a)については，今回の研究に必要な分子充填様式の異なる液晶分子同士の二成分系の候補となる二成分系を見出した．示差走査型熱量計による熱測定，X線回折法による回折パターンの測定，および，偏光顕微鏡観察を行うことにより，候補の一つである二成分系の相図作成と，構造および熱的な物性測定を行った．これらの結果の一部については学会発表も行っている．また，別の層状液晶物質において，アルカンを添加することに成功し，その相図作成と物性測定の一部を行った．さらに，この層状構造の特徴を有するキュービック液晶の分子充填状態の解明に成功し，その構造や物性に分子充填状態が及ぼす影響を明らかにした．この結果については学会発表と論文での報告を行った． (b)については，nOCTの同族体の一部について合成に成功し，合成した液晶物質の熱物性の検討を行った．
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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
本研究における今年度の目標は，(a) 研究対象とする系の候補の選択および一部物性測定と，(b)候補物質の一つであるnOCTの合成方法の確立であった．(a)については，今回の研究の主となる分子充填様式の異なる液晶分子同士の二成分系の候補となる二成分系を見出すことに成功した．二成分系の研究で最も時間の要する相図の作成についてはほぼ完成しており，まだ詰めるべき部分は残っているが，順調に研究が進んでいると判断できる．相図の作成とともに，構造と熱力学的な物性については測定データを蓄積している．また，この系をベースに，他の候補となる物質も見出すことができている．さらに，層状構造と同じ構造的を有するキュービック液晶における分子充填構造の解明に成功し，その結果，本研究の展開に必要な知見が得られている．(b)については，nOCTの同族体の一部についての合成に成功し，当初の目標は達成していると言える．よって，現時点で研究は順調に進捗していると判断できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究については，当初の予定通り，(a)充填様式の異なる層状液晶の二成分系の探索および物性評価と(b)nOCT同族体の合成および物性評価を行う．(a)については，特に今年度見出した二成分系について，引き続き相図の詳細の詰めと物性測定を進める．また，その相図の解釈を，構造的，および熱力学的見地から解明を行う．新たに見出した二成分系候補の相図作成および物性測定を進める．また，同等の分子充填様式を有するキュービック液晶系についても，構造および物性の検討を行う．(b)については，合成に成功したnOCTの合成方法のさらなる最適化を行い，アルキル鎖長が異なる他の同族体についての合成法の確立を行う．また，物性測定に耐えうる量の合成も検討する．その上で，合成できた物質から，その物性測定を進める．
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