大きな分子超分極率を有するポリマーの設計と双極子配向制御

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07246105
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 宮田 清蔵 東京農工大学, 大学院生物システム応用科学研究家, 教授 (90015066)
• 研究分担者: 渡辺 順次 東京工業大学, 工学部, 教授 (90111666) ; 緒方 直哉 上智大学, 理工学部, 教授 (40053574)
• キーワード: 非線形光学効果 / ポッケルス効果 / ゾーン延伸分極処理 / 液晶性高分子 / 光波マニピュレーション / 光変調器 / 高分子

研究概要

近年、情報ハイウェイ、光ローカルエリアネットワークに代表されるように情報交換や、高速情報処理システムの整備が社会的課題となっている。このような高速処理を実現するためには光の振幅・位相の時間的マニピュレーションデバイス、超高速EO光変調デバイスが必要とされている。有機材料は比誘電率が低いことから、超高速・広変調帯域デバイス構築の可能性を秘めている。そこで本研究では、「振幅・位相のマニピュレーション」を行うために必要な「大きな分子超分極率を有するポリマーの設計と双種子の配向制御を目的とする。ゾーン延伸分極処理あるい液晶場を利用しての配向制御を行うことにより、大きな非線形光学定数を有し、かつ安定性の良い画期的な非線形形光学ポリマーを開発する。さらに、その光変調特性を確認し、デバイス作製に必要な基礎的知見を得る。
本研究によって以下のような知見が得られた。
1.大きな分子超分極率を有するポリマーをMOPAC-PM3法などの分子化学計算を用いて設計した。特にr33が大きなポリマーを設計するだけでなく、バルク光変調素子の作製も考慮してr33とr13の符号が異なるモノマーを設計した。
3.非線形活性部の形がギリシャ文字のラムダという文字に似ている主鎖型高分子がアゾベンゼン系を遥かに凌駕するr33を有していることが判明した。
4.ゾーン延伸分極処理により極めて高度に色素が配向したフィルムが得られた。
5.分子軸方位に大きな分子超分極率を有する主鎖型液晶ポリマーを溶融重縮合により合成した。液晶場中で合成されたhead to tail型高分子はある分子量になると分極処理しなくても、自発的にSHG活性になることを見いだした。

研究成果

• [文献書誌] H.Abe,M.Rikukawa,K.Sanui,T.Watanabe and S.Miyata: "Synthesis and Nonlinear Optical Properties of Poly(γ-Methyl L-Glutamate)s having Nitrostilbene Dyes as Side Chains(I)" Nonlinear Optics. 14. 91-96 (1995)
• [文献書誌] M.Talukder,S.Fujita,T.Watanabe and S.Miyata: "Study on Conformations of Polymeric Langmuir-Blodgett Films Prepared by using Kuhn Type and Moving-Wall Type Deposition Systems" Nonlinear Optics. 15. 77-80 (1996)
• [文献書誌] X.T.Tao,T.Watanabe,H.Ukuda and S.Miyata: "Phase-Matched Second-Harmonic Generation in Poled Polymers by the use of Birefringence" J.Opt.Soc.Am.12. 1581-1585 (1995)
• [文献書誌] H.S.Nalwa T.Watamabe and S.Miyata: "2-D Charge-Transfer Molecules for Second-Order NLO:Off-Diagonal Orientation" Abv.Mater.7. 754-758 (1995)
• [文献書誌] X.T.Tao,T.Watanabe,H.Sato and S.Miyata: "Polyurea with Large Positive Birefringence for Second Harmonic Generation" Macromolecules. 28. 2673-2643 (1995)
• [文献書誌] T.Furukawa,K.Ishikawa,T.Watanabe,S.Miyata,J.Watanabe: "Highly-SHG-Active Nematic Liquid Crystal Formed From Aromatic Polyester" Nonlinear Optics. 15. 167-170 (1996)
• [文献書誌] N.Ogata: "Optical Resolution through Membrances Having Supramolecular Self-organizing Structure" Reactive & Functional Polymers. 26. 201-208 (1995)
• [文献書誌] M.Yoshkawa,K.Fujimoto,Y.Kamiya and N.Ogata: "Specialty Polymeric Menbrances.V.Selective Permeation of Carbon Dioxide Through Synthetic Polymeric membrances Having 2-(N,N-dimethyl)aminothoxycarbonyl)Moiety" J.Appl.Polym.Sci.58. 1771-1778 (1995)
• [文献書誌] M.Watanabe,H.Nagasaka and N.Ogata: "Redox Activity of Vinylferrocene Copolymers by Electron Hopping Reaction in the Absence of Fluid Solvants" J.of Phys.Chem.99. 12294-12300 (1995)
• [文献書誌] M.Watanabe,S.Yamada and N.Ogata20GB10:Ion Conductivity of Polymer Electrolytes Containing Room Temperature Molten Salts Based on Pyridinium Halide and Aluminium Chloride: Electrochimica Acta. 40. 2285-2288 (1995)
• [文献書誌] N.Ogata: "Supramolecular Polymers Having Chiral Interactions" Macromol.Symp.98. 543-559 (1995)
• [文献書誌] H.Abe,Y.Kiyohara,N.Ogata,T.Wtanabe,S.Miyata: "Nonlinear Optical Properties of Poly(p-Phenylene)Derivatives" Nonlinear Optics. 15. 259-262 (1996)
• [文献書誌] T.Fukuda: "Highly-SHG-Active Nematic Liquid Crystal Formed From Aromatic Polyester" Nonlinear Optics. 15. 167 (1996)
• [文献書誌] T.Inoue,M.Kakinoto,Y.Imai,and J.Watanabe: "First Observeation of a Thermotropic Liquid Crystal in a Simple Polyimido Derived from I,II-Diaminoundecane and 4.4-Terphenyltetracarboxylic Acid21GC14:Macromolecules" 28. 6368 (1995)
• [文献書誌] J.Watanabe,M.Hayashi,A.Morita and M.Tokita: "Thernatrapic liquid Crystals of Main-chain Polyesters Having a Mesogenic 4.4-Biphonyldicarboxyl Unit.6.Chiral Methylbutylene Spacer" Macromolecules. 28. 8073 (1995)
• [文献書誌] T.Watanabe,S.Miyata and H.S.Nalwa: "Ferroelectric Polymers" Nonlinear Optical Properties of Ferroelectric Polymers, (1995)