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本申請研究では、ジアセチレン（DA）ナノ結晶における構造相転移型固相重合反応のサイズ効果を解明するとともに、ポリジアセチレン（PDA）ナノ結晶の三次非線形光学特性との構造相関を明らかにすることで、有機結晶の相転移現象に特有のサイズ効果の解明とバルク結晶を凌駕するナノ結晶材料の創出を目指した。
DAナノ結晶における構造相転移型固相重合反応のサイズ効果については、ナノキューブでは少しずつ重合が進行するのに対し、ナノファイバーでは相転移的な重合挙動が観測された。ナノファイバーの固相重合においては、重合に伴う応力―歪み挙動が固相重合を良好に進めるのに適当であることが分かった。また興味深いことに、生成したPDAナノファイバーの励起子吸収ピークは対応するバルク結晶より先鋭化し、より長波長側に観測された。これは、相対的にπ共役主鎖に歪みの少ないPDAが生成したことを意味し、バルク結晶の固相重合性が芳しくなくとも、ナノ結晶において固相重合性を再検討すべきという問題提起と捉えることが出来る。次に、PDAとポリビニルアルコールからなる光散乱損失の少ないコンポジット薄膜を作製し、ナノ結晶の三次非線形光学特性をpump-probe法と分光エリプソメトリーを組み合わせた手法により評価したところ、Figure of meritに換算して、特にPDAナノファイバーの三次非線形光学感受率がバルク結晶を凌駕することを初めて明らかにし、当初目指したバルク結晶を凌駕するナノ結晶材料を創出することに成功した。
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