2014 Fiscal Year Research-status Report
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25410091
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
沓水 祥一 岐阜大学, 工学部, 教授 (80214964)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三輪 洋平 岐阜大学, 工学部, 助教 (10635692)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 超分子化学 / 自己組織化 / ナノ材料 / 双連続キュービック相 / アゾ化合物 / 光誘起相転移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者らは、最近、双連続キュービック液晶相（Cub_bi相）を形成する化合物にアゾ化合物を添加した二成分系において、紫外光照射により１次元秩序相スメクチックC（SmC）相から３次元のネットワーク構造を有するCub_bi相への相転移が誘起されることを発見している。本研究の目的は、以下の２点である。（１）この光誘起SmC->Cub_bi相転移をナノレベルならびに分子レベルから調査し、その物理化学を解明する。また、その知見を生かし、（２）ナノ構造の次元性を光で自在に制御する新しい材料学の創製を行う。
平成２６年度は、前年度の研究を継続し、また新たな試みに挑戦してきた。具体的な研究実績を以下に示す。
（１）光誘起相転移の温度ならびにアゾ化合物の添加濃度依存性を詳細に検討し、アゾ化合物の最適濃度は15～20mol%であり、従来の光駆動液晶系と比較して高濃度のアゾ化合物が必要であることがわかった。（２）SmC相から、これまでのIa3d対称性のCub_bi相でなくIm3m対称性のCub_bi相への誘起挙動を調べ、後者の方がかなり起こりにくいことがわかってきた。すなわち、添加物のアゾ化合物の光異性化は、その二成分系の高温側の相が何であっても等しく誘起可能というわけでない。（３）フェニルヒドラジン系キュービック液晶性化合物とアゾ化合物の二成分系試料における転移の光誘起挙動を調査している。
（４）アゾ基を有するフェニルヒドラジン系キュービック液晶性化合物の設計と合成に挑戦し、アルキル鎖長の異なる複数の化合物を新規に合成することに成功した。そのうち、一つはSmCとカラムナー（Col）相、さらには目的の二種類のCub_bi相を発現することが見出された。この化合物のIa3d対称性のCub_bi相に光照射することで高温側のCol相を光誘起できることが見出された。
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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
平成２６年度の研究実施計画は、
[1]SmC相からIa3d対称性のCub_bi相への光誘起相転移のメカニズムを詳細に検討する。[2]SmC相から別のタイプのCub_bi相、Im3m対称性のCub_bi相への相転移の光誘起の詳細を検討する。
[3]フェニルヒドラジン系キュービック液晶性化合物とアゾ化合物の二成分系試料を調製し、転移の光誘起挙動を調査する。特に、SmC相の低温側にCub_bi相を発現する系の開発に挑戦する。
[4]アゾ基を有するフェニルヒドラジン系キュービック液晶性化合物の設計と合成に挑戦し、一成分での光誘起転移現象の実現を目指す。
であった。このうち、上記研究実績から明らかなように、[1]、[2]、[4]はかなりの程度遂行・達成している。[3]のSmC相の低温側にCub_bi相を発現する系の開発にはまだ成功していないが、それは従来のアゾ化合物とフェニルヒドラジン系キュービック液晶性化合物の相容性の悪さが大きな原因となっていて、それが最適の二成分系構築の障害となっていた。しかし、[4]のアゾ基を有するフェニルヒドラジン系キュービック液晶性化合物の開発成功により、この障害は克服されると期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２７年度も、本研究の（１）この光誘起SmC->Cub_bi相転移の物理化学解明、および（２）ナノ構造の次元性を光で自在に制御する新しい材料学の創製という目的を可能な限り高度に実現すべく、引き続き、以下の４項目を集中的に検討する。
[1]SmC相からIa3d対称性のCub_bi相への光誘起相転移の、特に転移速度などの定量的な側面を解明する。
[2]SmC相から別のタイプのCub_bi相、Im3m対称性のCub_bi相への相転移の光誘起挙動を、SmC相からIa3d対称性のCub_bi相への光誘起相転移と比較し、メカニズムの詳細を検討する。
[3]フェニルヒドラジン系キュービック液晶性化合物とアゾ化合物の二成分系試料において、SmC相の低温側にCub_bi相を発現する系の開発実現を目指す。その際、[4]で開発した、アゾ基含有フェニルヒドラジン系化合物を利用することにより、その実現性は高くなると考えている。
[4]アゾ基を有するフェニルヒドラジン系キュービック液晶性化合物一成分だけの熱および光転移挙動のアルキル鎖長依存性など詳細検討から分子構造のさらなる最適化を行う。
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