水素結合系をもつキュービック液晶性化合物の動的構造制御

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14045232
• 研究機関: 岐阜大学
• 研究代表者: 沓水 祥一 岐阜大学, 工学部, 助教授 (80214964)
• 研究分担者: 山口 登造 住友化学工業(株), 筑波研究所, 主席研究員
• キーワード: 水素結合 / 強相関マテリアル / キュービック液晶 / スメクチック液晶 / 電場誘起相転移 / 構造制御 / 液晶

研究概要

本研究で扱う化合物は、分子末端の分子間水素結合に端を発した、「強相関ソフトマテリアル」として、ある温度域で3次元的な凝集構造、キュービック液晶(Cub)相を発現する液晶性化合物、ANBC-n(ここでnはアルコキシ鎖の炭素数)同族体である。特に注目されるのは低温側の層状構造のスメクチックC(SmC)相からの転移で、貯蔵弾性率G'は、実に3桁以上もの劇的な変化を示す。本研究は、このSmC-Cub相転移の機構を理解し、"化学的に"あるいは"物理的に"制御することを目的として行っている。以下の新しい知見を得ている。(1)前年度に引続き"物理的な"制御の試みとして、SmC相およびCub相における交流電場応答を検討した。n=22のANBC-22では、SmC-Cub相転移の約10℃下のSmC相において、交流電場印加により、SmC-Cub相転移を誘起が可能であるが、この電場誘起相転移の機構を解明するために温度一定において無電場下および電場下の相の長時間(10時間)観察を行った。無電場下における"真"のSmC-Cub相転移温度は従来考えられていた温度より約10℃低温側にあること、しかし転移点直上では、たとえば、(従来の)転移点の8℃低温側では温度保持後数時間後にようやく転移が顕在化するほどに速度論的束縛が極めて強く、電場の印加はその束縛を緩和することで転移を誘起している可能性が示唆された。さらに詳細を検討中である。(2)静水圧力下における相転移挙動を検討し、加圧によりCub相は不安定化し、SmC相が安定化すること、また一定温度における昇圧によりIm3m-Cub相からIa3d-Cub相への圧力誘起相転移が起こることを見出した。これらの事実は、SmC相とCub相、さらには2種類のCub相の間の相対的な安定性は外的刺激により簡単に変化するほどに微妙なものであることを示している。(3)ANBC-nと同様Cub相を発現する、1,2-ビス(n-アルコキシベンゾイル)ヒドラジン(BABH-n)同族体の相転移挙動の検討を新たに開始した。

研究成果

• [文献書誌] Y.Maeda, K.Morita, S.Kutsumizu: "Thermal behaviour of the thermotropic cubic mesogen 4'-n-alkoxy-3'-nitro-biphenyl-4-carboxylic acids under pressure"Liquid Crystals. 30・2. 157-164 (2003)
• [文献書誌] K.Tanaka, R.Akiyama, M.Takano, S.Kutsumizu, T.Yamaguchi: "Electro-Rheological Behavior of Hydrogen-Bonded Liquid Crystalline 4'-n-Docosyloxy-3'-nitrobiphenyl-4-carboxylic Acid (ANBC-22) under Sinusoidal Electric Field"Trans.Mat.Res.Soc.Jpn.. (In press). (2004)
• [文献書誌] Y.Maeda, T.Ito, S.Kutsumizu: "Pressure-induced mesophase of the thermotropic cubic mesogens 1,2-bis-(4-n-undecyloxylbenzoyl)hydrazine and 1,2-bis-(4-n-dodecyloxylbenzoyl)hydrazine"Liquid Crystals. (In press). (2004)
• [文献書誌] Y.Maeda, T.Ito, S.Kutsumizu: "Phase Behaviour of the Thermotropic Cubic Mesogen 1,2-Bis(4-n-decyloxy-benzoyl)hydrazine under Pressure"Liquid Crystals. (In press). (2004)
• [文献書誌] S.Kutsumizu, M.Yamada, K.Tadano, S.Yano, S.Nojima, T.Yamaguchi: "Cubic Phases of 4'-n-Docosyloxy-3'-nitrobiphenyl-4-carboxylic Acid (ANBC-22)"Mol.Crystals Liq.Crystals. (In press). (2004)
• [文献書誌] S.Kutsumizu, S.Schlick: "Structure and Dynamics of Ionic Aggregates in Ethylene lonomer Membranes : Recent Electron Spin Resonance (ESR) Studies"J.Mol.Struct., a special issue on "Smart membrane and Molecular cavity," (invited article). (In press). (2004)