2021 Fiscal Year Annual Research 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 |
分子集合体では，「分子がどのように充填しているか」は，その物性の理解に必要不可欠な情報である．これは，剛体分子モデルを用いて凝集構造が表現されている液晶でも同様である．その液晶の基本的な凝集形態の一つが層状構造である．我々は，その層状構造において，液晶分子の柔軟なアルキル鎖に関する二通りの分子充填様式が存在することを初めて見出した．この分子の充填様式に立脚した新しい枠組みに基づき，層状構造を有する液晶相の物性科学を再構築する必要がある．本研究では，異なる分子充填様式を有する液晶物質の探索・合成し，その凝集構造と物性を調べ，以下の研究成果を得た．
層状液晶相について，充填されたアルキル鎖の形状が従来の描像と異なる液晶物質の同族体を，新たに数種類見出した．このうちSmA相を発現する同族体について，その凝集構造と物性，特に相転移現象との関係を明らかにした．さらに，アルキル鎖の充填様式が異なる2種類の液晶分子からなる二成分系を調べ，凝集構造と相の安定性の関係を明らかにした．また，2種類の充填様式を示すnOCTの同族体について，効率のよい新規合成法を確立し，その凝集構造・熱的性質を明らかにした．
層状構造を内部に持つキュービック相について，BABH(n)液晶化合物の分子充填様式を調べ，アルキル鎖領域の充填様式が二種類あることを見出し，それが系の熱力学的安定性を支配していることを解明した．また，新たなキュービック液晶分子を合成し，その凝集構造および分子の充填形態を明らかにし，その相の安定性を分子レベルから解明した．
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