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2023 Fiscal Year Research-status Report

次世代液晶光学素子創出に向けた基盤技術の開発

Research Project

Project/Area Number 22K04916
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

武仲 能子  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (60467454)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山本 貴広  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 研究戦略企画部, 総括主幹 (70392678)
相沢 美帆  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (30849948)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords液晶ファイバー / 自己集合体 / 形状変化 / 光異性化 / レーザーピンセット / 界面張力 / プレッシャーポンプ法
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、液晶ファイバー、液晶ネックレス、外的刺激により変形する液晶液滴という3種類のマイクロメートルスケールの液晶自己集合体に着目し、再現性の良い作製方法の確立と、安定な形状維持を可能としたのち、それぞれの構造体が示す機械的強度と光科学的性質を観察、解析し、次世代光学素子創出に向けた基盤的な知見を得ることを目的としている。2023年度は、主に液晶ファイバー形状の安定化と機械的強度測定、光照射により形状変化する液滴のメカニズム解明に向けたデータ取得、具体的には表面張力測定を行った。
昨年度までに、重合性(液晶)モノマーが液晶ファイバー形成に与える影響について調べ、光重合による液晶ファイバーの形状安定化を試みたが、重合時の収縮の影響で形状安定化が難しかった。そこで、光重合を用いずファイバー形状を安定化させる系を新たに開発した。この系は、陽イオン性界面活性剤水溶液内に陰イオン性界面活性剤を内包した液晶を分散させることで実現する。先行研究をもとに、先行研究とは異なる相構造を持つ液晶を検討した結果、40℃程度の温度ジャンプでも形状変化しない強固な液晶ファイバーの作製に成功した。レーザーピンセットでこの液晶ファイバーを引き延ばすことにより、液晶ファイバーの機械的強度測定を計算するためのデータを得た。現在解析中である。
光照射により形状変化する液晶液滴に関しては、メカニズム解明に重要だと考えられる、界面張力変化の測定を行った。ウェルヘルミ法やスピニングドロップ法では測定困難だったため、スロベニアにて極微量の液晶滴の表面張力を測定できるプレッシャーポンプ法で測定を行い、紫外線照射時に液晶液滴と水界面での表面張力が下がることを確認した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

液晶ファイバーに関しては、形状安定化が可能になり、機械的強度を算出可能なデータ取得ができたため、当初の予定通り順調に進展していると言える。
また、光照射により形状変化する液晶液滴に関しては、メカニズム解明に向けた一連のデータ取得が完了し論文執筆段階であるため、当初の予定通り順調に進展していると言える。

Strategy for Future Research Activity

液晶ファイバーに関しては、昨年度までに取得したデータを解析し、機械的強度を推定する。また、光科学的性質を明らかにするための系の構築と観察・解析を行う。
光照射により形状変化する液晶液滴に関しては、得られたデータを論文にまとめる。
2023年度までの研究で、本研究で扱っている系では、液晶ファイバー以外にもベシクルやディスク、ダンベルなど種々の自己集合構造が形成されることがわかった。そのため2024年度は、液晶ネックレス構造に加えこれら種々の微小液晶自己集合体の安定化や構造変化過程の解明、光特性評価を行い、次世代光学素子創出に向けた基盤的な知見の習得を目指す。

Causes of Carryover

<次年度使用額が生じた理由>
1~3月まで契約職員を雇用しており、3月分支払いが4月に確定するため、残額がマイナスにならないように余裕をもって執行した。そのため、約2万弱の次年度使用額が生じた。
<使用計画>
昨年度までの研究成果から、本研究で扱っている系では、液晶ファイバー以外にもベシクルやディスク、ダンベルなど種々の自己集合構造が形成されることがわかった。これは当初予定していなかった研究成果であり、2024年度は、液晶ネックレス構造に加えこれら種々の微小液晶自己集合体の安定化や構造変化過程の解明、光特性評価を行う予定であることから、当初の予定より実験消耗品を多く必要とする。そのため、約2万弱の次年度使用額は、消耗品費として使用する予定である。

  • Research Products

    (11 results)

All 2023 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Jozef Stefan Institute(スロベニア)

    • Country Name
      SLOVENIA
    • Counterpart Institution
      Jozef Stefan Institute
  • [Journal Article] The effect of polymerizable monomers on the thickness and the growth rate of self-assembled smectic fibers2023

    • Author(s)
      Sato Daichi、Sumino Yutaka、Yamamoto Takahiro、Musevic Igor、Takenaka Yoshiko
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 53 Pages: 1-5

    • DOI

      10.1093/chemle/upad025

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 溶液の中で成長する微小液晶構造体とその形状変化2023

    • Author(s)
      武仲能子
    • Organizer
      溶液化学若手の会 冬季発表会
    • Invited
  • [Presentation] Connected colloid structure made of nematic liquid crystal2023

    • Author(s)
      武仲能子, M. Skarabot, I. Musevic
    • Organizer
      The 7th International Soft Matter Conference(ISMC2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Characterization of liquid crystal fibers mixed with polymerizable liquid crystal monomers2023

    • Author(s)
      佐藤 大知、住野 豊、山本 貴広、I. Musevic、武仲能子
    • Organizer
      28th International Conference on Statistical physics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Observation of shape of self-assembled liquid crystal fiber with addition of polymerizable liquid crystal monomer2023

    • Author(s)
      佐藤 大知、住野 豊、山本 貴広、I. Musevic、武仲能子
    • Organizer
      The 7th International Soft Matter Conference(ISMC2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Shape observation of various microstructures formed by the self-organization of liquid crystal molecules2023

    • Author(s)
      佐藤 大知、住野 豊、山本 貴広、I. Musevic、武仲能子
    • Organizer
      Advanced core-to-core network for the physics of self-organizing active matter
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光刺激で形状変化する微小液晶液滴2023

    • Author(s)
      武仲 能子、山本 貴広、相沢美帆、相澤彩美子、朝倉浩一、I. Musevic
    • Organizer
      コロイドおよび界面化学討論会
  • [Presentation] Shape of self-assembled liquid crystal fiber with added polymerizable monomer2023

    • Author(s)
      佐藤 大知、住野 豊、山本 貴広、I. Musevic、武仲能子
    • Organizer
      界面科学研究部門 夏季シンポジウム
  • [Presentation] 界面活性剤水溶液中に分散した8CB液晶とアゾベンゼン誘導体混合物の光応答変形2023

    • Author(s)
      相澤 彩美子、山本 貴広、I. Musevic、朝倉浩一、武仲 能子
    • Organizer
      コロイドおよび界面化学討論会
  • [Presentation] 熱刺激を用いた液晶微小構造のダイナミクス2023

    • Author(s)
      佐藤大知、武仲 能子
    • Organizer
      非線形反応と共同現象研究会

URL: 

Published: 2024-12-25  

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