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発動分子集積体の光力学機能創出とフィルムデバイスの創成

Planned

Project AreaMolecular Engine: Design of Autonomous Functions through Energy Conversion
Project/Area Number 18H05422
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

宍戸 厚  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (40334536)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 久保 祥一  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (20514863)
赤松 範久  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (50806734)
Project Period (FY) 2018-06-29 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥93,340,000 (Direct Cost: ¥71,800,000、Indirect Cost: ¥21,540,000)
Fiscal Year 2022: ¥18,200,000 (Direct Cost: ¥14,000,000、Indirect Cost: ¥4,200,000)
Fiscal Year 2021: ¥16,250,000 (Direct Cost: ¥12,500,000、Indirect Cost: ¥3,750,000)
Fiscal Year 2020: ¥16,250,000 (Direct Cost: ¥12,500,000、Indirect Cost: ¥3,750,000)
Fiscal Year 2019: ¥18,200,000 (Direct Cost: ¥14,000,000、Indirect Cost: ¥4,200,000)
Fiscal Year 2018: ¥24,440,000 (Direct Cost: ¥18,800,000、Indirect Cost: ¥5,640,000)
Keywords分子配向 / フィルム / 高分子 / 液晶 / 発動分子 / 光機能 / 力学機能
Outline of Annual Research Achievements

本研究提案で開拓する分子配向法は,光化学反応で生じる空間的な化学ポテンシャル変化を分子配向の駆動力とする。したがって,対象とする分子の構造依存性が極めて低い点に特徴がある。光ー力学エネルギー変換プロセスの解析からフィルムデバイス化まで,集積体の機能発現の要として,発動分子科学における学理構築から社会実装までを行う。本年度は,以下2項目に焦点を絞り検討した。
(1) 強度変調を認識する分子配向材料の作製
生体のように光の強度を認識して動く分子を創製できれば,眩しさを和らげる調光サングラスやスマートウィンドウなど発動分子の応用は格段に広がる。これまでに二色性色素を少量添加した液晶を光重合により安定化すると,分子配列が変化することを見出している。そこで本年度は,色素と液晶の分子配向について時間的な強度変化に着目して検討した。外部電界を初期の配向状態を変化させやすい外部刺激として印加することにより,分子配向変化の感度を向上することに成功した。
(2) 空間選択的光重合による三次元分子配向
空間選択的な光重合により分子配向の二次元パターニングができることを昨年度までに見出した。本年度は,面内での二次元配向に加えて,面外方向への制御も加えた三次元分子配向パターニングを検討した。光を動かしながらパターン光を照射することにより,オキセタンモノマーの光カチオン重合を適用して大気下での分子配向を様々な方向へ誘起することに成功した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

予定通り研究が進捗した。

Strategy for Future Research Activity

今後はこれまでに得られた研究成果を展開し,以下の2点に焦点を絞り研究を遂行する。
(1) 動的光重合による相分離構造の配向制御
空間選択的な光重合により分子配向を面内・面外へ三次元パターニングができることを確認した。今後は分子配向技術をさらに展開して,光重合過程で生じる相分離構造の制御に取り組む。
(2) 液晶の非線形光学効果を利用した分子配向制御における偏光の効果
初期の配向状態を変化させやすい外部刺激を与えることにより, 分子配向変化の感度を格段に向上することに成功した。今後は偏光状態が分子配向変化挙動に与える影響について検討する。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(178 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (15 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 14 results,  Open Access: 8 results) Presentation (156 results) (of which Int'l Joint Research: 43 results,  Invited: 45 results) Book (4 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Real-time molecular-level visualization of mass flow during patterned photopolymerization of liquid-crystalline monomers2021

    • Author(s)
      K. Ueda, M. Aizawa, A. Shishido, M. Vacha
    • Journal Title

      NPG Asia Mater.

      Volume: 13 Pages: 25-25

    • DOI

      10.1038/s41427-021-00292-1

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  • [Journal Article] Nanoscale Analysis of Surface Bending Strain in Film Substrates for Preventing Fracture in Flexible Electronic Devices2021

    • Author(s)
      Taguchi Ryo、Akamatsu Norihisa、Kuwahara Kohei、Tokumitsu Kayoko、Kobayashi Yoshiaki、Kishino Masayuki、Yaegashi Keita、Takeya Jun、Shishido Atsushi
    • Journal Title

      Adv. Mater. Interfaces

      Volume: 8 Pages: 2001662-2001662

    • DOI

      10.1002/admi.202001662

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    • Author(s)
      Kuwahara Kohei、Taguchi Ryo、Kishino Masayuki、Akamatsu Norihisa、Tokumitsu Kayoko、Shishido Atsushi
    • Journal Title

      Appl. Phys. Express

      Volume: 13 Pages: 056502-056502

    • DOI

      10.35848/1882-0786/ab8346

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    • Author(s)
      M. Koike, M. Aizawa, N. Akamatsu, A. Shishido, Y. Matsuzawa, T. Yamamoto
    • Journal Title

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      Volume: 93 Issue: 12 Pages: 1588-1594

    • DOI

      10.1246/bcsj.20200068

    • NAID

      130007955878

    • ISSN
      0009-2673, 1348-0634
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    • Author(s)
      M. Kishino, N. Akamatsu, R. Taguchi, K. Hisano, O. Tsutsumi, A. Shishido
    • Journal Title

      J. Photopol. Sci. Technol.

      Volume: 33 Issue: 1 Pages: 81-84

    • DOI

      10.2494/photopolymer.33.81

    • NAID

      130007867529

    • ISSN
      0914-9244, 1349-6336
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    • Author(s)
      K. Matsumoto, K. Usui, N. Akamatsu, A. Shishido
    • Journal Title

      J. Photopol. Sci. Technol.

      Volume: 33 Issue: 1 Pages: 77-80

    • DOI

      10.2494/photopolymer.33.77

    • NAID

      130007867527

    • ISSN
      0914-9244, 1349-6336
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    • Author(s)
      Y. Kobayashi, R. Taguchi, N. Akamatsu, A. Shishido
    • Journal Title

      J. Photopol. Sci. Technol.

      Volume: 33 Issue: 3 Pages: 291-294

    • DOI

      10.2494/photopolymer.33.291

    • NAID

      130007867564

    • ISSN
      0914-9244, 1349-6336
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    • Author(s)
      Hisano Kyohei、Ota Megumi、Aizawa Miho、Akamatsu Norihisa、Barrett Christopher J.、Shishido Atsushi
    • Journal Title

      J. Opt. Soc. Am. B

      Volume: 36

    • DOI

      10.1364/josab.36.00d112

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    • Author(s)
      Aizawa Miho、Ota Megumi、Hisano Kyohei、Akamatsu Norihisa、Sasaki Takeo、Barrett Christopher J.、Shishido Atsushi
    • Journal Title

      J. Opt. Soc. Am. B

      Volume: 36

    • DOI

      10.1364/josab.36.000d47

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  • [Journal Article] Simultaneous formation behaviour of surface structures and molecular alignment by patterned photopolymerisation2019

    • Author(s)
      S. Hashimoto, M. Aizawa, N. Akamatsu, T. Sasaki, A. Shishido
    • Journal Title

      Liquid Crystals

      Volume: 46 Pages: 1995-2002

    • DOI

      10.1080/02678292.2019.1610980

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    • Author(s)
      V. Y. Chang, C. Fedele, A. Priimagi, A. Shishido, C. J. Barrett
    • Journal Title

      Adv. Opt. Mater.

      Volume: 7 Pages: 1900091-1900091

    • DOI

      10.1002/adom.201900091

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      小林 吉彰・赤松 範久・宍戸 厚
    • Journal Title

      塗装工学

      Volume: 54 Pages: 163-169

    • NAID

      40021926548

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  • [Journal Article] Effect of surface treatment on molecular alignment behavior by scanning wave photopolymerization2019

    • Author(s)
      Ishizu Masaki、Aizawa Miho、Akamatsu Norihisa、Hisano Kyohei、Fujikawa Shigenori、Barrett Christopher J、Shishido Atsushi
    • Journal Title

      Appl. Phys. Express

      Volume: 12 Issue: 4 Pages: 041004-041004

    • DOI

      10.7567/1882-0786/ab040d

    • NAID

      210000135634

    • ISSN
      1882-0778, 1882-0786
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  • [Journal Article] Unpolarized light-induced alignment of azobenzene by scanning wave photopolymerization2018

    • Author(s)
      M. Aizawa, K. Hisano, M. Ishizu, N. Akamatsu, C. J. Barrett, A. Shishido
    • Journal Title

      Polymer Journal

      Volume: 50 Pages: 753-759

    • DOI

      10.1038/s41428-018-0058-2

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    • Author(s)
      Akamatsu Norihisa、Fukuhara Motoyuki、Fujikawa Shigenori、Shishido Atsushi
    • Journal Title

      J. Photopol. Sci. Technol.

      Volume: 31 Issue: 4 Pages: 523-526

    • DOI

      10.2494/photopolymer.31.523

    • NAID

      130007481547

    • ISSN
      0914-9244, 1349-6336
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      宍戸 厚
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      A. Shishido
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  • [Presentation] Photocontrol of molecular alignment of liquid crystals for photonic and mechanical applications2018

    • Author(s)
      宍戸厚
    • Organizer
      The First International Joint Symposium of CEFMS-NCTU, RCAS-AS (Taiwan) and 5-Star Alliance (Japan)
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Nonlinear Optical Effect of Polymer-Stabilized Dye-Doped Liquid Crystals with Patterned Light2018

    • Author(s)
      松本浩輔,臼井鴻志,赤松範久,宍戸厚
    • Organizer
      The First International Joint Symposium of CEFMS-NCTU, RCAS-AS (Taiwan) and 5-Star Alliance (Japan)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 機能性フィルムのひずみ光解析と動的光重合による新しい分子配向法の開発2018

    • Author(s)
      宍戸厚
    • Organizer
      ポリマーフロンティア21
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    • Invited
  • [Presentation] 光を利用した液晶の分子配向制御:光物理過程と光化学過程2018

    • Author(s)
      宍戸厚
    • Organizer
      第39回光化学若手の会
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    • Invited
  • [Presentation] フレキシブルフィルムの湾曲表面ひずみ解析技術の開発2018

    • Author(s)
      宍戸厚
    • Organizer
      電子情報技術産業協会講演会
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    • Invited
  • [Presentation] Dye-free photoalignment and photopatterning in liquid crystal systems by unpolarized light2018

    • Author(s)
      宍戸厚
    • Organizer
      3rd International Conference on Photoalignment and Photopattering in Soft Materials 2018 (PhoSM 2018)
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Photoresponsive Behavior of Oligothiophene-doped Polymer-Stabilized Liquid Crystals Enhanced by Surface Treatment2018

    • Author(s)
      臼井鴻志,久野恭平,赤松範久,宍戸厚
    • Organizer
      3rd International Conference on Photoalignment and Photopattering in Soft Materials 2018 (PhoSM 2018)
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      田口諒,徳光香代子,赤松範久,藤川茂紀,宍戸厚
    • Organizer
      3rd International Conference on Photoalignment and Photopattering in Soft Materials 2018 (PhoSM 2018)
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  • [Presentation] Three-Dimensional Strain Analysis of Bending Flexible Polymer Films2018

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      赤松範久,宍戸厚
    • Organizer
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高分子フィルムの光力学機能創出と解析:フレキシブルデバイスとソフトロボティクス材料の開発へ向けて2018

    • Author(s)
      宍戸厚
    • Organizer
      川崎市「ナノ・マイクロ技術支援講座」
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  • [Presentation] Scanning wave photopolymerization for design of photo-patterned liquid crystal films2018

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      宍戸厚
    • Organizer
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  • [Presentation] Fabrication of template for controlled molecular alignment via scanning wave photopolymerization2018

    • Author(s)
      小林吉彰,久野恭平,赤松範久,宍戸厚
    • Organizer
      27th International Liquid Crystal conference
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  • [Presentation] Nonlinear Light Modulation Behavior in Liquid Crystal System Triggered by Patterned Polarized Light2018

    • Author(s)
      松本浩輔,臼井鴻志,久野恭平,赤松範久,宍戸厚
    • Organizer
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      宍戸厚
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    • Organizer
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      宍戸厚
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Published: 2018-07-20   Modified: 2022-07-01  

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