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二次元相関偏光赤外-X線回折法によるサーモトロピック液晶高分子の液晶発現の研究

研究課題

研究課題/領域番号 14540477
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 物理化学
研究機関関西学院大学

研究代表者

尾崎 幸洋  関西学院大学, 理工学部, 教授 (00147290)

研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2004年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2003年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2002年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード赤外分光法 / X線回析法 / 液晶高分子 / 二次元相関分光法 / サーモトロピック液晶 / X線回折法
研究概要

側鎖型サーモトロピック液晶ポリマー(R_1,R_2,R_3,R_4)は、主鎖部分にフェニル環を含む半剛直な骨格をしており、側鎖部分は低分子液晶が組み込まれている。側鎖の末端には結晶化を妨げて結晶の融点を下げて液晶状態を実現するフレキシブルなアルコキシ基-O(CH_2)_5CH_3が存在する。本研究では側鎖末端の異なる4種の側鎖型液晶ポリマーのR_1,R_2,R_3,R_4の液晶性発現に対する熱的挙動について研究した。まず始めに示差走査熱量測定法(DSC)、偏光顕微鏡による観察を行い、側鎖型液晶ポリマーの液晶性の存在、各相転移温度を決定した。次に固相-液晶相-等方相における一連の温度変化赤外スペクトルを測定し、変化部位を特定し、相転移における分子挙動の知見を得た。また主鎖部、側鎖部の固有バンドを解明し議論を行った。また密度汎関数法により計算されたスペクトルの結果から側鎖メソゲン基回りのコンフォメーションに関する知見を得た。さらにX線回折を用い、液晶ポリマーの配向パターンを観測した。
この側鎖型サーモトロピック液晶ポリマーはX線回折像からネマチック液晶であり、側鎖メソゲンだけでなく主鎖も配向し、側鎖が互いに入れ子状になって配向していることがわかった。しかし二次元的に配向しているのではなく、三次元的に複雑に配向していることが示唆された。DSCの吸熱ピーク強度がスメクチック液晶に近いことから一様にネマチック液晶ではなく、局所的にスメクチック液晶構造をとっていることが示唆された。また剛直な主鎖の影響で側鎖の運動が阻害されるために液晶性が低いと考えられた。X線回折の温度変化実験より主鎖部は側鎖部よりも低い温度領域でしか配向しないことがわかった。これは側鎖の運動が主鎖の配向を妨げることが原因であると考えられる。
温度変化赤外スペクトルより2種類のC=0の状態が存在することが示唆された。また骨格主鎖部と側鎖メソゲンのフェニル環の伸縮運動を見分けることができた。フェニル環の伸縮振動領域(1540-1410cm^<-1>)とエーテルのC-0-C伸縮振動領域(1350-1150cm^<-1>)の二次元相関赤外スペクトルからこれらのバンドの帰属を行った。密度汎関数法を用いることにより赤外スペクトル-構造相関について知見が得られ、たとえばC-0結合回りのコンフォメーションの温度変化などが明らかになった。また異時相関赤外スペクトルにより主鎖部と側鎖部の配向に温度的なずれがあることがわかり、X線回折パターンと温度変化スペクトルから側鎖は主鎖よりも高い温度域から配向することがわかった。二次元相関偏光赤外-X線回折による解析をR_2,R_3,R_4について試みた。

報告書

(4件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (14件) 図書 (1件) 文献書誌 (10件)

  • [雑誌論文] Mechanism of Thermal Phase Transition of a Ferroelectric Liquid Crystal with Monotropic Transition Temperature Studied by Infrared Spectroscopy Combined with Principal Component Analysis and Sample-Sample Two-Dimensional Correlation Spectroscopy2005

    • 著者名/発表者名
      J.Zhao, K.Tatani, Y.Ozaki
    • 雑誌名

      Applied Spectroscopy 59・5(印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 実績報告書 2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dynamics a Ferroelectric Liquid Crystal with a Naphthalene Ring during Electric-Field-Induced Switching Studied by Time-Resolved Infrared Spectroscopy Combined with Two-Dimensional Correlation2005

    • 著者名/発表者名
      J.Zhao, Y.Ozaki
    • 雑誌名

      Asian Chemistry Letters (印刷中)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Mechanism of Thermal Phase Transition of a Ferroelectric Liquid Crystal with Monotropic Transition Temperature Studied by Infrared Spectroscopy Combined with Principal Component Analysis and Sample-Sample Two-Dimensional Correlation Spectroscopy2005

    • 著者名/発表者名
      J.Zhao, K.Tatani, Y.Ozaki
    • 雑誌名

      Applied Spectroscopy 59・5(printing)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dynamics a Ferroelectric Liquid Crystal with a Naphthalene Ring during Electric-Field Induced Switching Studied by Time-Resolved Infrared Spectroscopy Combined with Two-Dimensional Correlation2005

    • 著者名/発表者名
      J.Zhao, Y.Ozaki
    • 雑誌名

      Asian Chemistry Letters (printing)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Molecular Aggregation, Orientation, Structure, and Phase Transition in Langmuir-Blodgett Film of a Ferroelectric Liquid crystal with a Naphthalene Ring Studied by Infrared and Ultraviolet Spectroscopies and X-ray Diffraction2005

    • 著者名/発表者名
      Z.Wen, Q.Jiang, K.Tatani, Y.Ozaki
    • 雑誌名

      Langmuir (発表予定)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamics of a Ferroelectric Liquid Crystal during Electric-Field-Induced Switching Studied by Time-Resolved Infrared Spectroscopy Combined with Normalized Sample-Sample Two-Dimensional Correlation Spectroscopy2005

    • 著者名/発表者名
      J.Zhao, Y.Ozaki
    • 雑誌名

      Asian Chemistry Letters (発表予定)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] An Infrared Study of Langmuir-Blodgett Films of Side-Chain Chiral Liquid Crystalline Polysiloxane2005

    • 著者名/発表者名
      X.Wang, L.Sun, B.Zhao, W.Xu, Q.Xue, K.Yang, Q.Zhang, Y.Ozaki
    • 雑誌名

      Langmuir (発表予定)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Two-Dimensional Correlation Spectroscopy2004

    • 著者名/発表者名
      Isao Noda, Yukihiro Ozaki
    • 雑誌名

      Wiley 295

    • NAID

      10001926801

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hybrid Two-Dimensional Correlation Parallel Factor Studies on the Switching Dynamics of a Surface-Stabilized Ferroelectric Liquid Crystal2003

    • 著者名/発表者名
      Y.Wu, B.Yuan, J.G.Zhao, Y.Ozaki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B 107

      ページ: 7706-7715

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Electric-Field-Induced Reorientation of a ferroelectric Liquid Crystal Molecule without a Carboxylate Group near the Stereocenter Studied by Time-Resolved Infrared Infrared Spectroscopy Combined with Normaileed Sample-Sample Rwo-Dimensional Correlation Spectroscopy2003

    • 著者名/発表者名
      J.G.Zhao, K.Tatani, T.Yoshihara, Y.Ozaki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B 107

      ページ: 4227-4236

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Method based on polarized infrared spectroscopy for the determination of the spatial orientation of transition dipole moments of a ferroelectricliquid crystal2003

    • 著者名/発表者名
      J.G.Zhao, Y.Ozaki
    • 雑誌名

      Applied Physical Letters 83

      ページ: 389-391

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dynamics a Ferroelectric Liquid Crystal with a Naphthalene Ring during Electric-Field-Induced Switching Studied by Time-Resolved Infrared Spectroscopy Combined with Two-Dimensional Correlation2003

    • 著者名/発表者名
      J.G.Zhao, J.H.Jiang, T.Yoshihara, H.W.Siesler, Y.Ozaki
    • 雑誌名

      Applied Spectroscopy 57

      ページ: 1063-1069

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Electric-Field-Induced Reorientation of a ferroelectric Liquid Crystal Molecule without a Carboxylate Group near the Stereocenter Studied by Time-Resolved Infrared Spectroscopy Combined with Normaileed Sample-Sample Rwo-Dimensional Correlation Spectroscopy2003

    • 著者名/発表者名
      J.G.Zhao, K.Tatani, T.Yoshihara, Y.Ozaki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B 107

      ページ: 4227-4236

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dynamics a Ferroelectric Liquid Crystal with a Naphthalene Ring during Electric-Field-Induced Switching Studied by Time- Resolved Infrared Spectroscopy Combined with Two-Dimensional Correlation2003

    • 著者名/発表者名
      J.G.Zhao, J.H.Jiang, T.Yoshihara, H.W.Siesler, Y.Ozaki
    • 雑誌名

      Applied Spectroscopy 57

      ページ: 1063-1069

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [図書] Two-Dimensional Correlation Spectroscopy2004

    • 著者名/発表者名
      Isao Noda, Yukihiro Ozaki
    • 総ページ数
      295
    • 出版者
      Wiley
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Wu, B.Yuan, J.G.Zhao, Y.Ozaki: "Hybrid Two-dimensional Correlation Parallel Factor Studies on the Switching Dynamics of a Surface-Stabilized Ferroelectric Liquid Crystal"The Journal of Physical Chemistry B. 107. 7706-7715 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] J.G.Zhao, K.Tatani, T.Yoshihara, Y.Ozaki: "Electric-Field-Induced Reorientation of a Ferroelectric Liquid Crystal Molecule Without a Carboxylate Group Near the Stereocenter Studied by Time-Resolved Infrared Spectroscopy Combined with Normalized Sample-Sample Two-Dimensional Correlation Spectroscopy"The Journal of Physical Chemistry B. 107. 4227-4236 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] J.G.Zhao, Y.Ozaki: "Method based on polarized infrared spectroscopy for the determination of the spatial orientation of transition dipole moments of a ferroelectricliquid crystal"Applied Physical Letters. 83. 389-391 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] J.G.Zhao, J.H.Jiang, T.Yoshihara, H.W.Siesler, Y.Oxaki: "Dynamics a Ferroelectric Liquid Crystal with a Naphthalene Ring during Electric-Field-Induced Switching Studied by Time-Resolved Infrared Spectroscopy Combined with Two-Dimensional Correlation"Applied Spectroscopy. 57. 1063-1069 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Katsumoto, T.Tanaka, H.Sato, Y.Ozaki: "Conformational Change of Poly-(N-isopropylacrylamide) during the Coil-Globule Transition Investigated by Attenuated Total Reflection / Infrared Spectroscopy and Density Functional Theory Calculation"J. Phys. Chem. A. 106. 3429-3435 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Sato, M.Shimoyama, T.Kamiya, T.Amari, S.Sasao, T.Ninomiya, H.W.Siesler, Y.Ozaki: "Raman Spectra of High-Density, Low-Density, and Linear Low-Density Polyethylene Pellers and Prediction of Their Physical Properties by Multivdriate Date Analysis"J. Appl. Polymer Sci.. 86. 443-448 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Harumi, Sato, S.Sasao, K.Matsukawa, Y.Kito, T.Ikeda, H.Tashiro, Y.Ozaki: "Raman Mapping Study of Compatibilized and Uncompatibilized Polymer Blends of Nylon 12 and Polyethy lene"Appl. Spectrosc.. 56. 1038-1043 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Furukawa, Y.Kita, S.Sasao, K.Matsukawa, M.Watari, S.Sosic, H.W.Siesler, Y.Ozaki: "On-line monitoring of melt-extrusion transesterification ethylene vinylacetate copolymers near infrared spectroscopy and chemometrics"J. Near. Infrared Spectrosc.. 10. 195-202 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] H.Sato, Y.Katsumoto, S.Sasao, K.Matsukawa, Y.Kita, H.W.Siesler, Y.Ozaki: "Raman, X-Ray Diffraction and Differential Scanning Calorimetry Studies of the Melt-Induced Changes in Uncompatibilized and Compatibilized Blends of High-Density Polyethylene and Nylon 12"Macromol. Symp.. 184. 339-348 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Amari, Y.Ozaki: "Generalized Two-Dimensional Attenuated Total Reflection/Infrared and Near-Infrared Correlation Spectroscopy Studies of Real-Time Monitoring of the Initial Oligomerization of Bis (hydroxyethyl terephthalate)"Macromolecules. 35. 8020-8028 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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