2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of twist-bend nematic liquid crystals using sulfur and selenium linkages
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20K15351
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
荒川 優樹 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30757365)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ツイストベンドネマチック液晶 / チオエーテル / セレノエーテル / 液晶性ダイマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
チオエーテル(硫黄)およびセレノエーテル(セレン)で連結し、スペーサー炭素数を奇数とした屈曲型二量体を合成し、相転移挙動の評価を行った。スペーサー炭素の長さにも依存するが、ほとんどの分子が目的とするツイストベンドネマチック(NTB)相を示すことがわかり、チオエーテルおよびセレノエーテルのNTB液晶の分子設計への有効性が明らかとなった。さらに、片方のリンカーをチオエーテルあるいはセレノエーテルに固定し、エステルやメチレンなど様々な結合との非対称な屈曲型二量体とすることで、NTB相の配向秩序を保ったままガラス化する分子材料を得ることができた。硫黄原子のＫ核吸収端のエネルギーを用いた共鳴Ｘ線散乱により、NTB相のらせん周期構造の評価も行った。特筆すべき結果としては、エステル結合の向き(COOおよびOCO)により、周期構造が2倍程異なることが明らかとなった。
また、NTB相の光相転移挙動の評価を目的とし、メソゲン構造に光異性化能を有するアゾベンゼン構造を導入した二量体も合成した。アゾベンゼン系の二量体は結晶化しやすく、これまでに室温まで過冷却されるNTB相を示す材料の報告例はなかった。アゾベンゼン系メソゲンとシアノビフェニルの非対称構造とすることで、NTB相が室温まで過冷却され、ガラス化する材料を得ることができた。これを用いて光相転移挙動の評価を行ったところ、紫外線(UV)照射によりNTB相からN相へと転移することが分かった。また、らせん構造がUV照射後に大きくなることや、偏光UVを照射することでらせん軸が偏光方向と直行した方向に配向することが明らかとなった。
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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
チオエーテルおよびセレノエーテル結合を利用することで、室温までNTB相が過冷却される多くの分子材料を得ることができたため。また、アゾベンゼン系のダイマーへと発展させ、光相転移挙動の評価や、光配向材料への応用の可能性が見出せたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに見出した分子設計指針により、光異性化能を有するNTB液晶分子材料の開発へと発展させる。分子構造と光相転移挙動の関係を明らかにすることを目標とする。
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