自律配向能を有する導電性液晶高分子の合成と分子系超構造的配列制御

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08231208
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 赤木 和夫 筑波大学, 物質工学系, 助教授 (20150964)
• 研究分担者: 白川 英樹 筑波大学, 物質工学系, 教授 (40016720)
• キーワード: 導電性高分子 / 側鎖型高分子液晶 / ポリアセチレン誘導体 / ポリアリーレンビニレン誘導体 / 自立配向 / 磁場配向 / 配向制御 / 分子系超構造

研究概要

共役系高分子の側鎖に液晶基を導入して、導電性と液晶性を併せ持つ新規物質、導電性高分子液晶を開発した。(1)まず、種々の液晶性ポリアセチレン誘導体を合成し、液晶がもつ自律配向能および外力応答性を利用して、モノドメインの分子系超構造を構築して、電気伝導度の二桁の増加と電気的異方性の制御を可能とした。(2)ジアゾベンゼンをメソゲンコアーとする液晶基を側鎖に用いることで、光感応性を有する液晶性ポリアセチレン誘導体を合成し、このポリマーは紫外および可視光線に対して可逆的に異性化することを明らかにした。(3)不斉炭素を含む光学活性な液晶基を側鎖に導入することで、強誘電液晶性を有するポリアセチレン誘導体を合成した。(4)共役主鎖の共平面性を確保し、高い導電性を実現すべく、新たに芳香族系導電性高分子液晶を開発した。具体的には、液晶性ポリパラフェニレン誘導体および液晶性ポリパラフェニレンビニレン誘導体を合成して、特に後者の電気伝導度は無配向時においても、液晶性ポリアセチレン誘導体のそれに比べ、三桁以上の高い導電性であった。(5)共役系高分子のバンドギャップを狭くすることで高導電性を達成する目的で、チオフェン環を主鎖骨格にもち、ベンゾノイド構造とキノイド構造がメチン鎖を介して交互に連結したナロ-バンドギャップ型導電性高分子を対象として、さらにメチン部位の側鎖に液晶基を導入することで、液晶性を有するナロ-バンドギャップ型導電性高分子を合成した。
以上、液晶のもつ自律配向能を共役系高分子の側鎖に直接導入することで、モノドメインの分子系超構造を構築したのみならず、外部摂動により分子配向と導電性を制御することが可能であることを示した。本研究で合成した自律配向能を有する多元機能型高分子は、今後、分子設計の改良とともに種々の物性実験を重ねることで、新しい電気・電子材料になり得るものと期待される。

研究成果

• [文献書誌] K.Akagi: "Morphological Alignment of Liquid Crystalline Conducting Polyacetylene Derivatives" Macromolecular Symposia. 104. 137-158 (1996)
• [文献書誌] K.Akagi: "Liquid Crystalline Conducting Polymers" ACS Polymer Preprints. 37. 62-63 (1996)
• [文献書誌] K.Yoshino: "Liquid Crystalline Behaviors of Conducting Polyacetylene Derivative with Mesogenic Substituent and Its Mixture with Ferroelectric Liquid Crystal" Jpn.J.Appl.Phys.35. 3964-3970 (1996)
• [文献書誌] Y.Aoki: "Current Progress in Synthesis of Polyacetylene Films" Synthetic Metals. (1997)
• [文献書誌] K.Akagi: "Mutable Morphologies of Polyacetylene Films" Synthetic Metals. (1997)
• [文献書誌] K.Sakamaki: "Relationship between Crystallinity and Electrical Conductivity of Highly Conducting Polyacetylene Films" Synthetic Metals. (1997)
• [文献書誌] K.Akagi: "Ferroelectric Liquid Crystalline Conducting Polymers-Synthesis and Properties of Polyacetylene Derivatives with Chiroptical Liquid Crystalline Groups" Synthetic Metals. (1997)
• [文献書誌] K.Iino: "High Order Structures of Liquid Crystalline Polyacetylene Derrivatives" Synthetic Metals. (1997)
• [文献書誌] H.Goto: "Synthesis and Properties of Photo-responsible Liquid Crystalline Polyacetylene Derivatives" Synthetic Metals. (1997)
• [文献書誌] H.Goto: "Synthesis and Properties of Small-Bandgap Liquid Crystalline Conjugated Polymers" Synthetic Metals. (1997)
• [文献書誌] R.Toyoshima: "Syntheses and Properties of Poly (thienylenevinylene) Derivatives with Hexyl Groups" Synthetic Metals. (1997)
• [文献書誌] H.Goto: "Synthesis and ESR Characterizations of Conjugated Polymers with Nitrogen Atoms" Synthetic Metals. (1997)
• [文献書誌] G.Piao: "Spin Structures and Properties of Paramagnetic Nickel (II) Complexes with Liquid Crystalline β-Diketone Ligands" Synthetic Metals. (1997)
• [文献書誌] K.Akagi: "Liquid Crystalline Titanocenes with Catalytic Activity for Polymerizations of Acetylene Derivatives" Synthetic Metals. (1997)
• [文献書誌] K.Akagi(分担執筆): "The Polymeric Materials Encyclopedia.Synthesis,Properties and Applications, Vol.5" CRC Press, 3669-3675 (1996)
• [文献書誌] K.Akagi(分担執筆): "The Polymeric Materials Encyclopedia.Synthesis,Properties and Applications,Vol.8" CRC Press, 5315-5326 (1996)
• [文献書誌] K.Akagi(分担執筆): "Electrical and Optical Polymer Systems : Fundamentals,Methods,and Applications" Word Scientific Pub., (1997)