研究課題
基盤研究(B)
高機能材料の構築において、分子の自己組織化プロセスの活用が注目を集めている。中でも、分子が動的な秩序構造を自発的に形成する液晶は、イオンや電子を異方的に輸送する場として極めて有用である。本研究では、イオン液体などのイオン性分子の液晶化と配向制御による高機能イオン輸送材料の構築を目的とした。イミダゾリウム型イオン液体のカラムナー液晶化と高分子フィルム化、スピロピラン誘導体のカラムナー液晶化により、新しい一次元イオン伝導体を開発したので以下に示す。(1)一次元イオン伝導性高分子フィルム重合性アクリル基を有する扇形分子構造のイミダゾリウム型イオン性液体を設計・合成した。この分子は20〜50℃までヘキサゴナルカラムナー液晶性を示した。アミノ基修飾ガラス基板上でのカラム構造の均一垂直配向を達成した。また、機械的なせん断力の印加により、基板上でカラム構造を水平配向させることにも成功した。液晶状態の試料に紫外線照射するととにより重合を行なったところ、カラムの均一な配向殊序が固定化された高分子フィルムが得られた。カラム軸に平行な方向のイオン伝導度は、垂直な方向のイオン伝導度よりも高く、100℃において約1500倍の異方性を示した。(2)カラムナー液晶性スピロピラン誘導体扇形分子構造のスピロピラン誘導体を設計・合成した。この分子単独では、非液晶性であるが、4-メチルベンゼンスルホン酸やメタンスルホン酸などの酸性分子を導入することにより、イオン性のメロシアニン構造へと異性化させ、カラムナー液晶性を発現させることに成功した。ガラス基板上でこのカラムナー液晶に機械的なせん断力を畑えたところ、カラム構造を基板表面に対して水平に一軸配向させることができた。くし形金電極付きガラス基板を用いて、配向させたカラムナー液晶のカラム軸に平行および垂直方向のイオン伝導性を測定した。液晶状態では、カラム軸方向の伝導度は垂直方向よりも高い値を示した。
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