導電性と発光性及び液晶性を併せ持つ多元機能型共役高分子の合成と物性

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10650876
• 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, 教授 (20150964)
• 研究分担者: 後藤 博正 筑波大学, 物質工学系, 助手 (40292528) ; 白川 英樹 筑波大学, 物質工学系, 教授 (40016720)
• キーワード: 芳香族条共役高分子 / 導電性高分子液晶 / 液晶性 / 導電性 / けい光性 / 磁場配向 / 電気的異方性 / 発光二色性

研究概要

本研究では、近年開発した液晶性ポリアセチレン誘導体およびポリチオフェン誘導体の合成と物性評価の経験と知見をもとに、新たに主鎖の共平面性がさらに高いポリパラフェニレンビニレン誘導体やポリチエニレンビニレン誘導体を合成し、共役系芳香族高分子液晶の開発した。さらに、これらの高分子液晶を外部磁場摂動下で分子配向させ、電気伝導度の向上と電気的異方性を発現させるともに、芳香族系高分子に特有の蛍光特性に光学的二色性を付与させ、光学的異方性を有する電子・発光材料としての機能を検討した。
1. 側鎖型液晶性ポリパラフェニレンビニレン(PPV)誘導体とポリチエニレンビニレン誘導体(PTV)を合成した。重合条件を最適化することで、収率および重合度を向上させた。合成したポリマーはすべて、溶解性と溶融性、さらに液晶性を示した。
2. ポリマーの分子構造と液晶の発現性との関係を検討した。具体的には、フェニルシクロヘキサンまたはビフェニル系液晶基と主鎖のフェニル部位またはチエニル部位をつなぐメチレンスペーサの長さの効果、およびシアノ基やアルキル基などの液晶末端基の効果を評価した。
3. 合成したポリマーについて、示差走査熱量計による液晶転移温度の測定、偏光顕微鏡観察による液晶相の光学模様の観察、X線回折による液晶相の帰属と高次構造の解明を行なった。
4. ポリマーを液晶状態で磁場配向させ、液晶モノドメイン構造の形成を確認した。配向試料について偏光蛍光測定を行い、発光二色性の発現を明らかにした。さらに、配向試料についてヨウ素ドーピングを行い、分子配向に伴う導電性の変化と電気的異方性を確認した。

研究成果

• [文献書誌] K.Akagi: "Photoluminescent Conjugated Polymers with Liquid Crystallinities" J.Photopolym.Sci.Tech.11(2). 249-252 (1998)
• [文献書誌] K.Akagi: "Small Bandgap Type Liquid Crystalline Conjugated Polymers" Mol.Cryst.Liq.Cryst.316. 201-204 (1998)
• [文献書誌] K.Akagi: "Syntheses and Properties of Polythiophene Derivatives with Phenylalkyl and Liquid Crystalline Groups" Mol.Cryst.Liq.Cryst.318. 157-177 (1998)
• [文献書誌] K.Masuda: "Orientation Analysis of Polyacetylene with Liquid Crystalline Side Chains" J.Mol.Struct.441(2-3). 173-181 (1998)
• [文献書誌] K.Akagi: "A family of Liquid Crystalline Polyarylenevinylenes" Synthetic Metals. (in press).
• [文献書誌] J.Oguma: "Syntheis and Properties of Liquid Crystalline Poly(p-phenylene) and Poly(p-phenylenevinylene) Derivatives" Synthetic Metals. (in press).
• [文献書誌] I.Osaka: "Synthesis and Properties of Liquid Crystalline Polythiophene Derivatves" Synthetic Metals. (in press).
• [文献書誌] K.Akagi: "Liquid Crystalline Polyacetylene Derivatives with Stable Radical Groups" Synthetic Metals. (in press.).
• [文献書誌] H.Goto: "Liquid Crystalline Polyaniline Derivatives" Synthetic Metals. (in press.).
• [文献書誌] H.Goto: "Syntheses of Polyaniline Derivatives with Stable Radical Groupes and Their Properties" Synthetic Metals. (in press.).
• [文献書誌] H.Goto: "Syntheses and Properties of Thiophene and Pyrrole based Liquid Crystalline Small-Bandgap Polymers" Synthetic Metals. (in press).
• [文献書誌] X.-M.Dai: "Synthesis and Properties of Novel Ferroelectric Liquid Crystalline Polyacetylene Derivatives" Synthetic Metals. (in press.).
• [文献書誌] X.-M.Dai: "Synthesis and Properties of Polythiophene Derivatives with Ferroelectric Liquid Crystalline Substitutents" Synthetic Metals. (in press.).
• [文献書誌] X.-M.Dai: "Synthesis and Characterization of Side Chain Ferroelectric Liquid Crystalline Polyacetylene Derivatives" Trans.Mat.Res.Soc.Jap.(in press.).
• [文献書誌] H.Goto: "Side-Chain Liquid Crystalline Polyacetylene Derivatives - Synthesis,Chemical Doping,and Magnetically Forced Alignment" Trans.Mat.Res.Soc.Jap.(in press.).
• [文献書誌] H.Goto: "Synthesis and Magnetic Properties of Polyaniline Derivatives with Stable Radical Group" Trans.Mat.Res.Soc.Jap.(in press.).
• [文献書誌] H.Goto: "Liquid Crystalline Polyacetylene Derivative Bridged with Metallomesogenic Group" Trans.Mat.Res.Soc.Jap.(in press.).
• [文献書誌] 赤木 和夫: "液晶性共役系高分子の合成と性質" 高分子論文集. (in press.).
• [文献書誌] K.Akagi: "Electrical and Optical Polymer Systems:Fundamentals,Methods,and Applications" Ed.by D.L.Wise,D.J.Trantolo,and G.E.Wnek, Marcel Dekker, 983-1010 (1998)
• [文献書誌] 白川 英樹: "機能性超分子の設計と将来展望" 緒方直哉,寺野 稔,由井伸彦,監修 シエムシー(株), 205-212 (1998)
• [文献書誌] 赤木 和夫: "液晶" 日本液晶学会, 173(3)-186(16) (1998)
• [文献書誌] 赤木 和夫: "液晶便覧" 丸善, (印刷予定