2020 Fiscal Year Research-status Report
Liquid crystal microspheres with high tunability of selective reflection properties by light and electric-field
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19K05624
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
キム ユナ 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (00648131)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 液晶 / マイクロ球体 / 光異性化 / π共役系ポリマー / エレクトロクロミズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コレステリック液晶(CLC)は、分子のキラリティにより分子配向方向がねじれ、らせん周期構造を形成し、らせん周期に相当する波長の光を反射する。特に、球体であるCLC液滴は、放射状のらせん構造に由来する三次元全方位フォトニック構造をもつため、CLCをマイクロ液滴化して、内部のらせん構造や選択反射波長を外部刺激により制御するCLC液滴が近年盛んに研究されている。しかし、従来のCLC液滴は、光学特性を制御できる範囲が狭いという限界があった。本申請研究では、現状の問題を解決することを目的とし、選択反射の色と強度を光照射と電圧印加により瞬時かつ自在にコントロールできるtriple-emulsion構造を有する複合マイクロ球体を創製する。光照射により選択反射色を大きく変化させるCLC(コア部)、エレクトロクロミックポリマー(シェル部)及び親水性インナーシェルを、マイクロ流体デバイスを用いて導入し、幅広い光応答性、及び電気活性を持つ複合球体を網羅的に開発する。これまで、光照射により、らせん周期を非常に大きく変化（らせんねじれ力の最大500％の増加）させる事を可能とする様々な新規光応答性のキラル添加剤を報告した。また、マイクロ流体デバイス用いて、様々な光応答性CLC材料を導入した液晶球体の作製に成功し、それらの選択反射波長の変調特性の評価を行い、光照射によりCLCコア部の反射光の干渉色の制御が自在にできることを確認した。一方、酸化還元反応により大きい吸光度の変化を示し、かつ溶解度が大きい様々なエレクトロクロミック分子材料を設計・合成した。
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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
第2年度は、酸化還元反応により大きい吸光度の変化を示し、かつ溶解度が大きい様々なエレクトロクロミック分子材料を設計・合成した。ポリマーに導入されたクロモフォア、アルキル基の種類、そして分子量などがシェルの物性に大きな影響を与えると考えられ、それらを様々に変更した一連のポリチオフェンポリマーを合成し、得られた各ポリマーの酸化還元電位及びエレクトロクロミック特性を評価した。さらに、マイクロ流体デバイス用いてポリチオフェン誘導体ポリマーをシェル部として導入したマイクロ球体を作製した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究で開発されるマイクロ球体の３次元反射光の強度は、球体の表面にコーティングするπ共役系ポリマーのエレクトロクロミズムによる色変化により制御する。第３年度は、triple-emulsion構造を有する液晶・高分子で構成されるマイクロ球体を作製する。また、コアの液晶分子配列特性やシェルの厚さ(数十～百ナノメートルほど)、モルフォロジー、サイズ分布などを吸収スペクトル、偏光顕微鏡で確認する。最後に、複合マイクロ球体が、光照射と電場印加の二つの組み合わせにより、全方位にわたる選択反射色とその強度を幅広い範囲で瞬時にスイッチングできるかを検討する。
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| Causes of Carryover |
国内外での出張に関しては、コロナ感染症の影響によりキャンセルまたは延期されたため、使用出来なかった分が発生した。次年度のコロナ感染症の様子をみて、共同研究先での実験・打ち合わせや学会参加のための出張を行う予定である。
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