| 研究課題/領域番号 |
18H03920
|
|---|
| 研究機関 | 九州大学 |
|---|
研究代表者 |
菊池 裕嗣 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (50186201)
|
|---|
| 研究分担者 |
樋口 博紀 九州大学, 先導物質化学研究所, 助教 (50432951)
奥村 泰志 九州大学, 先導物質化学研究所, 准教授 (50448073)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
|
| キーワード | 液晶 / 強誘電性 / 自発分極 / 分子配列 / 誘電異方性 |
|---|
| 研究実績の概要 |
小さなインプットで大きなアウトプットを示す材料の開発とその基盤科学の確立は将来の超省エネルギー、AIスマート制御、高精度自動化技術の実現のため重要である。応募者らは、比誘電率および誘電異方性が10000を超える液晶物質(DIO)を発見し、その異常な特性の原因はDIOが強誘電性を示すためという仮説を立てた。一方で、DIOは流動性の高いネマチック的分子配向秩序を示し強誘電性に必要とされる対称性を有していない。また、従来の液晶科学の常識ではDIOの大きな誘電率等は説明できない。そこで、本研究では、1）DIOと類似構造を有する様々な化合物を合成し、鍵となる分子構造を特定、2）強誘電的配向（分子の双極子モーメントが自己相関的に一方向に揃った分子配列）に関与する分子数の定量的評価、3）分光学的計測に基づく分子間相互作用の解析、4）位相干渉が可能な第二次高調波顕微鏡の試作とドメイン内の分極方向の同定を行う。
H30年度は、比誘電率および誘電異方性が10000を超える液晶物質(DIO)の混合による相共同の変化および誘電緩和、分極反転挙動、第二次高調波発生などの諸物性を測定した。特にアルキル鎖の短いDIO化合物では、誘電緩和周波数が高いため通常の電極ではカットオフ周波数により測定可能範囲を確保することが難しかった。そこで、電極面積を小さく、かつセルギャップを大きくし、測定可能レンジを拡大することに成功した。その電気光学応答や第二次高調波発生顕微鏡の装置設計を行い、組み立てを開始した。また、北里大学の渡辺助教との共同研究により分子動力学シミュレーションによるDIO分子の安定配列の計算を開始した。
|
| 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
従来まで、DIO化合物において異常に大きな誘電率が発現する相（MP相）は冷却時のみのモノトロピック相であった。混合による相挙動を詳細に調べた結果、ある組成でエナンチオトロピックになることが判明した。また、DIOのアルキル鎖の異なる化合物においてもMP相の存在が確認され、MP相の普遍性が実証された。これらの成果はこの材料系の学寿的意義や発展において大きな前進である。さらにDIOの電気光学的測定のための装置の設計を行い、試作を開始した。以上のように、研究は順調に進んでいる。
|
| 今後の研究の推進方策 |
H31年度は、比誘電率および誘電異方性が異常に大きい液晶物質(DIO)の関連物質の合成とそれらの誘電緩和、分極反転挙動、第二次高調波発生などを詳細に測定し、その電気的性質や分子配列構造の評価を行う。混合による共融現象を利用して高極性液晶相が室温付近で広温度域で安定に発現する手法を探索する。研究の遂行上問題は生じていない。
|
