| 研究課題/領域番号 |
22K04916
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分29010:応用物性関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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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)
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| 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, 材料・化学領域, 研究部門付 (70392678)
相沢 美帆 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (30849948)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 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)
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| キーワード | 液晶 / 自己集合体 / 形状変化 / 光重合 / 液晶ファイバー / 形状安定化 / マイクロ流路デバイス |
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| 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。
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| 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、安定的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する。 2022年度は、主に液晶ファイバー形状の安定化と、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を行った。
液晶ファイバー形状の安定化については、一般的に用いられている重合性(液晶)モノマーを液晶ファイバーに添加し、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た。その結果、重合性(液晶)モノマーの種類によって、液晶ファイバーの成長速度と太さが変化し、太いファイバーほどゆっくりと直線的に成長する傾向があることが分かった。このような液晶ファイバーを安定化できれば、光特性の観察と光ファイバーへの将来的な応用に有意義である。そこで、実際に光重合を試みたが、光照射により液晶ファイバーが収縮した。この原因として、光源から出る熱の影響と重合収縮という2つの大きな原因があることが分かり、今後の具体的な研究指針が立った。
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ては、紫外線照射によって繰り返し形状変化する液滴を対象として実験を行った。この液滴は液晶とアゾ誘導体の混合物から成るため、この混合物のAFM観察、およびレオロジー観察を行い、光照射にともなう物性変化を観察した。その結果、光照射によって一瞬体積が増加し、そののち粘性が大きく低下することが分かり、形状変化に相転移が関係している可能性が示唆された。
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| 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
当初の計画通り、液晶ファイバー形状の安定化と、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を行っており、取得したデータから、今後の指針も得られているため。
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| 今後の研究の推進方策 |
次のステップとして、当初の予定通り、液晶ファイバーの光重合による安定化の達成を目指し、ファイバーの機械特性や光特性を観察できる実験環境をセットする。光照射により形状変化する液滴のメカニズム解明にむけては、変形を数理モデル化できる可能性があるため、数理モデルの作成も検討する。2023年度はこれらに加え、液晶ネックレス構造の安定化にも取り組む。
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