2014 Fiscal Year Research-status Report
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25410210
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| Research Institution | Saitama Institute of Technology |
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Principal Investigator |
木下 基 埼玉工業大学, 工学部, 准教授 (40361761)
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2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 液晶 / 光配向 / 色素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，有機デバイスの高性能化・高機能化のために，新しい光分子配向技術を開発する。有機材料の光配向制御は，光異性化を利用した系が多いため，材料開発に歯止めがかかっている。このため，多種・多様な材料系に適応可能な光配向方法の開発を目指して，必須の要素技術や材料系を明確にすることを目的とした。このような背景を鑑み，これまでに配向変化が観測しやすい液晶系に着目し，光電場による分子配向変化について検討してきた。特に，材料系が吸収する波長領域において，分子配向変化を低光強度で誘起できることから，まずは光に対する安定性が高い色素の探索から行った。
今年度は，色素の分子形状の違いに基づく分子配向変化挙動について検討を行った。吸収スペクトル形状がほぼ同一で分子形状が棒状の一方向性色素，および分子形状が三方向である三方向性色素を用いて，液晶における光配向変化挙動を観察した。
アルゴンイオンレーザーからの488nmの光を，一方向の色素を含む液晶系に照射したところ，分子配向変化に基づく明確な干渉縞が観測された。それに対して，三方向性色素を含む液晶系では，観測されなかった。吸収スペクトルを測定すると，一方向性色素と三方向性色素のスペクトル形状に差異は見られないが，吸収遷移モーメントに違いが生じるため光配向変化挙動に違いが見られたと考えている。一般に，レーザー光の光電場を用いた分子配向変化は，色素分子の遷移モーメントが光電場と平行方向に起きることから，色素の吸収遷移モーメントが分子形状とほぼ平行方向にある一方向性色素は分子配向変化できるが，吸収遷移モーメントが三方向にある三方向性色素は配向の方向性が定まらないため，配向変化が誘起されないと考察した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究では，光配向できる材料系を開発することが，配向手法の開発に繋がるため，材料系の探索が重要である。これまでに，オリゴチオフェンに加えて，クマリンやナフタイミドなどの蛍光色素などの色素や高分子安定化液晶系など，色素とホストの液晶の組み合わせで，光配向挙動が変化することを明らかにした。本成果は，使用可能な材料系の種類を増やすことに繋がり，デバイス応用の可能性を拡げた点において，その意義は大きい。
本年度は，色素探索の一環として，異なる分子形状の色素において光配向挙動に差異が見られることを明確にした。単に光配向制御ための材料という観点だけでなく，吸収スペクトルでは見分けがつかない分子が光により選択的応答が可能であることが注目に値する。秋の学会発表時において，材料の新規性やオリジナリティが第三者からおおむね評価されていると伺えた。
以上のようにいくつかの鍵となる成果が上がってはいるが，昨年４月に所属が変わり，研究環境の大規模整備に時間を要したため，研究の進展が大いに遅れている。また，消費税の増税と為替変動により，予定していた光学備品の価格が上昇したため，購入を見合わせた。このため，各種偏光を用いた光応答挙動についての研究も進行が遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでと同様に，液晶中にドープした色素に着眼点をおいた研究を展開する。蛍光色素は，市販のものが多数あることから，今後も継続して，光配向変化に及ぼす色素分子の骨格の役割を明確にする。溶解性の低い色素で有望な骨格は，必要に応じて合成を試みること考えている。
また，色素のみならず，光配向性液晶系の効率化を促すために，色々なホスト液晶の役割も解明する必要がある。このため，液晶および色素に関する各種物性を，DSC, UV-VIS，IR, PL，CVなどを測定することにより多角的に評価し，光配向システムの材料設計へフィードバックすることが必要不可欠である。
さらに，重合性モノマーを用いた，薄膜かつ液晶の配向固定化を行い，最適な材料系の調製を行う。色素ドープ液晶の光応答挙動は，ポンプ-プローブ光学系を用いて時間分解測定を行い，色素の励起状態における電子状態の変化および液晶場との相互作用を詳細に検討する。さらに， Z-scan法や過渡回折格子法を用いて非線形光学効果あるいは微小屈折率変化の測定を行い，色素の非線形光学効果が液晶の配向変化にどのような影響を及ぼすか調べる。
新たに分子軌道計算による分子構造計算を行い，光配向可能な分子構造の特徴を明確にする。
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| Causes of Carryover |
昨年４月に所属が変わり，研究場所を東京工業大学から埼玉工業大学へ移動した。学外は一面田畑で，常に砂埃が実験室へ侵入し，実験サンプルへ混入が避けられない状況であったために，防砂防塵対策として大規模な研究室の整備を行った。このため，研究の進展が遅れた。さらに，消費税の増税と為替変動により，申請時に予定していたラジアル偏光コンバーターの価格が上昇したため，光学備品をはじめ，試薬やガラス器具などの消耗品の購入を，一旦見送ることにした。このため次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究場所の移動にともない，研究遂行に必須のレーザー関連物品，レンズ，ミラー，プリズム，偏光子，光量計，移動ステージなどが学内にないため，新たに購入する。また，サンプル調製に必要な試薬，ガラス基板，ガラス基板洗浄のためのオゾン洗浄機や超音波洗浄機，デバイス作製のために膜厚計、分子構造計算ソフトなども購入する。さらに，これまでと同様に，展示会，シンポジウム，学会などにおける発表，情報収集，および論文投稿を計画している。
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