水素結合の動的制御による刺激・環境応答性強相関ソフトマテリアルの構築

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13031009
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 加藤 隆史 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70214377)
• キーワード: ソフトマテリアル / 水素結合 / 液晶 / 自己組織化 / 液晶ゲル / 表示素子 / 分子集合

研究概要

水素結合などの相互作用を活用して自己組織体を構築し、それを新しいタイプの強相関ソフトマテリアルとして発展させることができた。特に、ファイバー状に自己組織化する水素結合性分子と液晶との複合化によって形成される液晶物理ゲルにおいて、精密な構造制御と電気光学的機能化を行った。
ツイスティッドネマチック(TN)セルにおいて、高速応答・高コントラスト・低電圧駆動などの優れた電気光学機能を示す液晶ゲルを構築することができた。液晶ゲルを構成する分子を適切に選択した結果、リシン誘導型水素結合分子と室温ネマチック液晶からなる液晶ゲルをTNセルに導入することで、液晶のTN配向にそった自己組織化ファイバーを形成することに成功した。このような複合構造は、TN配向したネマチック液晶をテンプレートとする水素結合性分子の繊維状自己組織化によって得られた。この配向した液晶ゲルは、ネマチック液晶の配向性や液晶セルの透明性を損なうことなく、電場に対して液晶単独の2倍以上の高速応答性を示した。また、液晶単独よりも低いしきい値電圧特性を有することがわかった。
さらに、高速応答ディスプレイ材料として期待されている強誘電性スメクチック液晶と水素結合分子を複合化し、スメクチック液晶場においてファイバー状組織体を形成することで配向構造を有する強誘電性液晶ゲルを形成した。この液晶ゲルにおいては、高速電場応答性に加え、ファイバーの存在によるメモリー効果の安定化が見られた。

研究成果

• [文献書誌] N.Mizoshita, Y.Suzuki, K.Kishimoto, K.Hanabusa, T.Kato: "Electrooptical Properties of Liquid-Crystalline Physical Gels : A New Oligo(Amino Acid) Gelator for Light Scattering Display Materials"Journal of Materials Chemistry. 12. 2197-2201 (2002)
• [文献書誌] J.Mamiya, K.Kanie, T.Hiyama, T.Ikeda, T.Kato: "A Rodlike Organogelator : Fibrous Aggregation of Azobenzene Derivatives with a Syn-Chiral Carbonate Moiety"Chemical Communications. 1870-1871 (2002)
• [文献書誌] T.Kato, T.Kutsuna, K.Yabuuchi, N.Mizoshita: "Anisotropic Self-Aggregation of an Anthracene Derivative : Formation of Liquid-Crystalline Physical Gels in Oriented States"Langmuir. 18・18. 7086-7088 (2002)
• [文献書誌] N.Mizoshita, K.Hanabusa, T.Kato: "Fast and High-Contrast Electrooptical Switching of Liquid-Crystalline Physical Gels : Formation of Oriented Microphase-Separated Structures"Advanced Functional Materials. (in press).
• [文献書誌] N.Mizoshita, Y.Suzuki, K.Kishimoto, K.Hanabusa, T.Kato.: "Light Scattering Electrooptic Behavior of Liquid-Crystalline Physical Gels--Effects of Microphase-Separated Morphologies"Molecular Crystals and Liquid Crystals. (in press).
• [文献書誌] K.Kishimoto, M.Yoshio, T.Mukai, M.Yoshizawa, H.Ohno, T.Kato: "Nanostructured Anisotropic Ion-Conductive Films"Journal of the American Chemical Society. (in press).
• [文献書誌] 加藤隆史, 吉尾正史(分担執筆): "イオン性液体-開発の最前線と未来-"シーエムシー出版. 161-168 (2003)