| 研究課題/領域番号 |
04650810
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| 研究種目 |
一般研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
高分子物性・高分子材料
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| 研究機関 | 京都工芸繊維大学 |
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研究代表者 |
堤 直人 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 助教授 (50172036)
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| 研究期間 (年度) |
1992 – 1993
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| 研究課題ステータス |
完了 (1993年度)
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| 配分額 *注記 |
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
1993年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
1992年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
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| キーワード | 強誘導ポリマー / β-結晶双極子 / 内部電場 / 非線形光学色素 / 第2次高調波発振 / 分極分布 / キュリー転移点 / 強誘電ポリマー / 非対称中心 |
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| 研究概要 |
強誘電ポリマーのβ-結晶双極子の配向によって形成される内部電場に注目して,この内部電場による色素の配向制御に基づいた新規な非線形光学材料の分子設計を目的として研究を進めた。
強誘電ポリマーであるフッ化ビニリデン(PVDF)やフッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンとの共重合体(P(VDF-TrEE))とポリメチルメタクリレート(PMMA)とのブレンドポリマーに非線形光学(NLO)色素を導入した強誘電ポリマーブレンドシステムを構築した。これらのブレンドシステムについて、色素のエレクトロクロミック性を利用した内部電場評価、サーマルパルス法による分極分布の測定、および第2次高調波発振(SHG)の非線形光学特性を検討した。いずれのシステムでも、内部電場は数MV/cmであり、ポーリング電場と比較して数倍も大きいことが判明した。分極分布の測定の結果、PVDF/PMMAブレンドでは、空間電荷の形成によって内部電場が安定化されていることが判明した。
PVDF/PMMA(ブレンド組成比80/20)では、ゲスト分子として所定濃度の4-dimethylamino-4'-nitrostilbene(DANS)、または4-dimethylamino-4'-nitroazobenzene(DANAB)をそれぞれDMAcを分子分散させた。DANS濃度0.07Mの試料のポーリング後のSHG係数の室温でのエージング測定の結果、SHG係数はポーリング直後から減少し、数日後に平衡値に達した。0.03MのDANAB分散系では、その緩和時間が長くなっており、144h後のSHG係数は、d33=5.11×10^<-10>esu、d31=1.14×10^<-10>esuであった。ポーリング後温度を徐々に上げてそれぞれ30min熱処理した試料のSHG係数の変化は、40℃付近から熱処理温度とともに減少し、これはTg以上でのβ型結晶双極子の配向緩和に基づくDANS分子の解配向によるものであることが判明した。種々の濃度のDANSを含む試料についてのポーリング後のSHG係数d_<33>およびd_<31>を調べた結果、SHG係数は濃度の増加とともに増加の傾向を示すことが判明した。
さらに、アミノニトロアゾベンゼン系のNLO色素をペンダント基とするMMAコポリマー(P(MMA-co-MMA-DR1))を合成し、P(VDF-TrFE)/P(MMA-co-MMA-DR1)ブレンドを構築して、SHG活性を検討した。P(MMA-co-MMA-DR1)のみのサンプルでは結晶双極子の配向に基づく内部電場が存在しないので、ガラス転移点(Tg=110℃)以下の温度領域でも分子緩和のためにd_<33>は減少していき、Tg近傍でSHG活性はほとんど失われた。それに対してP(VDF-TrFE)/P(MMA-co-MMA-DR1)では、内部電場によってNLO色素の非対称中心配向が保たれており、Tgが38℃にもかかわらず、d_<33>はキュリー転移点近傍まで安定であった。以上のように、誘電ポリマーのβ-結晶双極子の配向によって形成される内部電場はNLO色素を安定に配向制御できることが判明した。
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