分子記憶素子としてのナノ界面分子膜上での液晶ダイナミクス機構とその制御

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12450133
• 研究機関: 大阪産業大学
• 研究代表者: 杉村 明彦 大阪産業大学, 工学部, 教授 (90145813)
• 研究分担者: 内藤 裕義 大阪府立大学, 工学部, 教授 (90172254) ; 松本 恵治 大阪産業大学, 工学部, 助教授 (40229547)
• キーワード: 液晶 / 重水素化核磁気共鳴法 / アンカリングエネルギ / ダイレクタ分布 / 連続体理論 / ダイレクタの動的挙動 / 液晶分子の動的挙動 / 界面現象

研究概要

本年度は、昨年度までの研究成果(液晶分子の骨格基と柔軟基の動的挙動)を踏まえ、液晶分子の骨格基が従来と同一で、柔軟基の長さの異なる液晶分子の動的挙動を、電界重複印加重水素化核磁気共鳴法(NMR)を用いて調べると共に、ダイレクタの動的挙動研究により得られ諸特性について下記の通り明らかにし、研究をまとめた。
1.昨年度までの研究に用いたシアノビフェニール系液晶分子(5CB)と骨格基が同一で、柔軟基の長さの異なる液晶分子(8CB)のすべてのプロトンを重水素で置換した液晶を用い、ネマチック相における分子各サイトの電場および磁場応答挙動を核磁気共鳴法により調べた。外場印加による分子の骨格基と柔軟基の各サイト回転は、5CB液晶と同様、同一回転することを明らかにした。
2.5CB液晶ダイレクタ緩和特性の電界重複印加NMR測定と流体力学理論解析により、回転粘性係数・誘電率異方性・磁気異方性の何れか2つの物理量を決定できることを明らかにした。さらに、誘電率異方性と磁気異方性の比は、温度に依存せず一定であることを示した。また、電場と磁場の競合効果による静的なダイレクタ配向角変化についても明らかにした。
3.上記、静的・動的なダイレクタ配向機構の研究に加えて、液晶分子素子に向けた基礎研究を行った。弱アンカリング界面でのダイレクタ制御を目的として、光配向膜を用いたアンカリング強度の周期構造を作成した。この周期構造によって誘起されるダイレクタ配向歪みを制御することにより、光スイッチング素子(透過光強度/光位相)を実現できる可能性を示した。

研究成果

• [文献書誌] G.R.Luckhurst, T.Miyamoto, A.Sugimura, B.A.Timimi: "Director reorientation processes in a monodomain thin nematic liquid crystal film : A deuterium NMR spectroscopy study"Journal of Chemical Physics. 1177. 5899-5907 (2002)
• [文献書誌] G.R.Luckhurst, T.Miyamoto, A.Sugimura, B.A.Timimi: "Field-induced director dynamics in a nematic liquid crystal : A molecular site dependence?"Journal of Chemical Physics. 116. 5099-5106 (2002)
• [文献書誌] A.Sugimura, D.Ishino: "Nematic director deformation induced by a periodic surface anchoring strength"Thin Solid Films. (In press).
• [文献書誌] G.R.Luckhurst, M.Nakatsuji, K.Okumoto, A.Sugimura, B.A.Timimi, H.Zimmermann: "Field-induced director dynamics of nematic 4-octyl-4'-cyanobiphenyl : A study by deuterium NMR spectroscopy"Molecular Crystals and Liquid Crystals. (In press).
• [文献書誌] G.R.Luckhurst, T.Miyamoto, A.Sugimura, B.A.Timimi: "The Alignment of the Smectic A Phase of 4-Octyl-4'-cyanobiphenyl Induced by an Electric Field. A Deuterium NMR Study"Molecular Crystals and Liquid Crystals. (In press).
• [文献書誌] A.M.Kantola, G.R.Luckhurst, A.Sugimura, B.A.Timimi: "Deuterium NMR Spectroscopy and Field-induced Director Dynamics in Liquid Crystals"Molecular Crystals and Liquid Crystals. (In press).
• [文献書誌] A Sugimura, G.R.Luckhurst: "Nanotechnology and Nano-Interface Controlled Electronic Devices(Chapter16)"Elsevier, edited by M.Iwamoto, K.Kaneto, S.Mashiko. 512 (2003)