• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

次世代液晶光学素子創出に向けた基盤技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 22K04916
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分29010:応用物性関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

武仲 能子  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (60467454)

研究分担者 山本 貴広  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 研究戦略企画部, 総括主幹 (70392678)
相沢 美帆  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (30849948)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード液晶ファイバー / 自己集合体 / 形状変化 / 光異性化 / レーザーピンセット / 界面張力 / プレッシャーポンプ法 / 液晶 / 光重合 / 形状安定化 / マイクロ流路デバイス
研究開始時の研究の概要

次世代光学素子としての液晶の可能性を広げるべく、マイクロメートルスケールの液晶自己集合体の作製と物性評価を行う。本研究では、①液晶ファイバー構造、②液晶ネックレス構造、③外的刺激により変形する液晶液滴構造、という3つのマイクロメートルスケールの液晶自己集合体に着目し、これらの構造を再現良く安定に作製する方法の確立を行ったのち、液晶自己集合体の物理化学的、光科学的性質を調べ、次世代光学素子創出に向けた基盤となる知見を得る。

研究実績の概要

本研究では、液晶ファイバー、液晶ネックレス、外的刺激により変形する液晶液滴という3種類のマイクロメートルスケールの液晶自己集合体に着目し、再現性の良い作製方法の確立と、安定な形状維持を可能としたのち、それぞれの構造体が示す機械的強度と光科学的性質を観察、解析し、次世代光学素子創出に向けた基盤的な知見を得ることを目的としている。2023年度は、主に液晶ファイバー形状の安定化と機械的強度測定、光照射により形状変化する液滴のメカニズム解明に向けたデータ取得、具体的には表面張力測定を行った。
昨年度までに、重合性(液晶)モノマーが液晶ファイバー形成に与える影響について調べ、光重合による液晶ファイバーの形状安定化を試みたが、重合時の収縮の影響で形状安定化が難しかった。そこで、光重合を用いずファイバー形状を安定化させる系を新たに開発した。この系は、陽イオン性界面活性剤水溶液内に陰イオン性界面活性剤を内包した液晶を分散させることで実現する。先行研究をもとに、先行研究とは異なる相構造を持つ液晶を検討した結果、40℃程度の温度ジャンプでも形状変化しない強固な液晶ファイバーの作製に成功した。レーザーピンセットでこの液晶ファイバーを引き延ばすことにより、液晶ファイバーの機械的強度測定を計算するためのデータを得た。現在解析中である。
光照射により形状変化する液晶液滴に関しては、メカニズム解明に重要だと考えられる、界面張力変化の測定を行った。ウェルヘルミ法やスピニングドロップ法では測定困難だったため、スロベニアにて極微量の液晶滴の表面張力を測定できるプレッシャーポンプ法で測定を行い、紫外線照射時に液晶液滴と水界面での表面張力が下がることを確認した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

液晶ファイバーに関しては、形状安定化が可能になり、機械的強度を算出可能なデータ取得ができたため、当初の予定通り順調に進展していると言える。
また、光照射により形状変化する液晶液滴に関しては、メカニズム解明に向けた一連のデータ取得が完了し論文執筆段階であるため、当初の予定通り順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

液晶ファイバーに関しては、昨年度までに取得したデータを解析し、機械的強度を推定する。また、光科学的性質を明らかにするための系の構築と観察・解析を行う。
光照射により形状変化する液晶液滴に関しては、得られたデータを論文にまとめる。
2023年度までの研究で、本研究で扱っている系では、液晶ファイバー以外にもベシクルやディスク、ダンベルなど種々の自己集合構造が形成されることがわかった。そのため2024年度は、液晶ネックレス構造に加えこれら種々の微小液晶自己集合体の安定化や構造変化過程の解明、光特性評価を行い、次世代光学素子創出に向けた基盤的な知見の習得を目指す。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Jozef Stefan Institute(スロベニア)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Jozef Stefan Institute(スロベニア)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] The effect of polymerizable monomers on the thickness and the growth rate of self-assembled smectic fibers2023

    • 著者名/発表者名
      Sato Daichi、Sumino Yutaka、Yamamoto Takahiro、Musevic Igor、Takenaka Yoshiko
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 53 号: 2 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1093/chemle/upad025

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fibrous self-assembly of liquid crystal made by self-organisation2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshiko Takenaka、Sato D.、Yamamoto T.
    • 雑誌名

      Liquid Crystals Today

      巻: 31 号: 4 ページ: 64-72

    • DOI

      10.1080/1358314x.2022.2179827

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 溶液の中で成長する微小液晶構造体とその形状変化2023

    • 著者名/発表者名
      武仲能子
    • 学会等名
      溶液化学若手の会 冬季発表会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Connected colloid structure made of nematic liquid crystal2023

    • 著者名/発表者名
      武仲能子, M. Skarabot, I. Musevic
    • 学会等名
      The 7th International Soft Matter Conference(ISMC2023)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of liquid crystal fibers mixed with polymerizable liquid crystal monomers2023

    • 著者名/発表者名
      佐藤 大知、住野 豊、山本 貴広、I. Musevic、武仲能子
    • 学会等名
      28th International Conference on Statistical physics
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of shape of self-assembled liquid crystal fiber with addition of polymerizable liquid crystal monomer2023

    • 著者名/発表者名
      佐藤 大知、住野 豊、山本 貴広、I. Musevic、武仲能子
    • 学会等名
      The 7th International Soft Matter Conference(ISMC2023)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Shape observation of various microstructures formed by the self-organization of liquid crystal molecules2023

    • 著者名/発表者名
      佐藤 大知、住野 豊、山本 貴広、I. Musevic、武仲能子
    • 学会等名
      Advanced core-to-core network for the physics of self-organizing active matter
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光刺激で形状変化する微小液晶液滴2023

    • 著者名/発表者名
      武仲 能子、山本 貴広、相沢美帆、相澤彩美子、朝倉浩一、I. Musevic
    • 学会等名
      コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Shape of self-assembled liquid crystal fiber with added polymerizable monomer2023

    • 著者名/発表者名
      佐藤 大知、住野 豊、山本 貴広、I. Musevic、武仲能子
    • 学会等名
      界面科学研究部門 夏季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 界面活性剤水溶液中に分散した8CB液晶とアゾベンゼン誘導体混合物の光応答変形2023

    • 著者名/発表者名
      相澤 彩美子、山本 貴広、I. Musevic、朝倉浩一、武仲 能子
    • 学会等名
      コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱刺激を用いた液晶微小構造のダイナミクス2023

    • 著者名/発表者名
      佐藤大知、武仲 能子
    • 学会等名
      非線形反応と共同現象研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Necklace Structure Made of Nematic Liquid-Crystal2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Takenaka, M. Skarabot, I. Musevic
    • 学会等名
      ILCC2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 液晶液滴からなる液晶ネックレス構造の作製と物性評価2022

    • 著者名/発表者名
      武仲能子, M. Skarabot, I. Musevic
    • 学会等名
      コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 重合性液晶モノマー添加による液晶ファイバーの形状変化2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤大知、住野豊、山本貴広、I. Musevic, 武仲能子
    • 学会等名
      日本液晶学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 高分子水溶液中で作製される液晶ネックレス構造2022

    • 著者名/発表者名
      武仲能子, M. Skarabot, I. Musevic
    • 学会等名
      高分子物理学研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Observation of liquid crystal fibers with polymerizable liquid crystal monomers2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤大知、住野豊、山本貴広、I. Musevic, 武仲能子
    • 学会等名
      第11回発動分子科学領域会議
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 重合性液晶モノマーを添加した自己組織化液晶ファイバーの観察2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤大知、住野豊、山本貴広、I. Musevic, 武仲能子
    • 学会等名
      第32回非線形反応と協同現象研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi