| 研究課題/領域番号 |
16K05748
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| 研究機関 | 岐阜大学 |
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研究代表者 |
沓水 祥一 岐阜大学, 工学部, 教授 (80214964)
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| 研究分担者 |
三輪 洋平 岐阜大学, 工学部, 准教授 (10635692)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 双連続キュービック構造 / 液晶 / 分子デザイン / メゾスコピック系 / 自己組織化 |
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| 研究実績の概要 |
分子設計指針確立のためのライブラリー構築を進めた。
(1) まず、水素結合性の中央連結基の両側の共役コアをベンゼン（B）環から中心対称性を保持しつつ拡大し、あらたに４化合物群を開発し(コアの対称拡張)、その相転移挙動を検討したところ、コアの拡大は化合物の熱安定性を向上させ、Cub_bi相の発現温度領域を（中央連結基の両側にスチルべン（S）環を両側に持つ化合物においてB環を持つ持つ化合物の3倍程度まで）拡大させることができた。(2) このとき、理由は定かではないが、環の拡大とともにIa3d相よりもキラルなCub_bi相が安定化される傾向にあった。(3) さらには、分子の中心対称性を崩し、片側の芳香環はB環のままもう片側の共役コアのみを拡大した４つの化合物群の開発を行い（コアの非対称拡張）、この場合は、興味深いことに、結晶から液晶相への融点であるTmはB化合物とほとんど同じまま、液晶相から液体への温度である透明点TcはB環と拡大環をそれぞれ両側に持つ対称化合物のほぼ中間の温度とすることができ、この場合もCub_bi相の発現温度領域を（たとえば、両側にB環とS環を持つBS化合物においては両側Bの化合物の2.5倍程度まで）拡大させることができた。(4) さらにまた、末端にシロキサン鎖を導入した化合物の合成も行い（末端シロキサン鎖付与）、その結果、その付与は、Tcの上昇を抑え、アルキル鎖のみの両側B環の化合物よりTmを下げるために有効であることがわかった。(5) 最終的に対称および非対称の開発された９つの化合物群において発現相を決定する第一の因子は、分子コアの全体に対する分子量分率f_coreであることがわかった。
以上のように、サーモトロピック液晶系としては初めてといってよい、コアの化学構造に対する系統的な検討を行うことに成功し、結果として、分子デザイン指針を得ることができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成２８年度の研究実施計画に挙げた、４つの計画のうち、コアの対称拡張、非対称拡張、末端シロキサン付与についての３つの検討については、その効果を有益な知見としてまとめるところまで完了した。４つ目のコアの非対称化効果の定量的検討としての対称コア二種の１：１混合系の構築とその相転移挙動の評価については、残念ながら、二成分の十分な混合が達成できておらず、定量的な知見を導き出せるところまで至っていない。
しかし代わりに、運動性と分子間相互作用の検討としてのIR測定を、前倒しで進めており、パイ共役拡張におけるパイ－パイ積層の強化の定量的な評価がまとまりつつある。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の第一の目的である「系統的なライブラリー構築によるCub_bi相を与える棒状分子のデザイン指針の確立」をさらに進めるため、スチルベンの二重結合をアゾ基-N=N-に置き換えた化合物、さらにはそのアゾベンゼン部位のベンゼン間にメチル基を導入した化合物などを合成し、さらに分子デザインの知見を蓄積する。
分子形状を量子力学計算で検討するとともに、IR等分光学的手法による分子間の相互作用の定量的検討を推し進める。
さらには、研究目的の第二である「部位置換によるCub_bi液晶材料の機能開拓」のために、多環系の発光特性、電場応答性、電荷移動特性、さらにはアゾ基含有化合物の光応答性などの検討にチャレンジする。この検討においては、新奇機能開拓につなげ、「低分子Cubbi相工学」構築を行いたい。
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