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前年度に新しく開発した分子マニピュレーターは、液晶秩序度の空間変化という背景の"場"を制御することにより溶質分子の輸送を制御する新しいマニピュレーションの原理に基づく。本年度の研究では、この駆動力の起源が、溶質分子と液晶分子集団が形成する協同的な秩序構造との相互作用である点に着目した。この分子マニピュレーターを、液晶秩序"場"と溶質分子との相互作用を定量化する測定法として応用し、外場(紫外光)で液晶秩序場を変調したときの溶質分子の濃度変化の符号と大小を観測することで、この相互作用を定量的に測定することを試みた。
分子形状がディスク状のテトラフェニルポルフィリン(PhPP)と剛直棒状のクォターチオフェン(QTT)をそれぞれ液晶相に添加し、相転移温度T_<NI>の変化を測定した。ディスク状PhPPは、添加濃度を増加するとT_<NI>は大きく減少し、液晶秩序を乱す不純物として作用するのに対して、棒状QTTは、添加濃度が増加するとT_<NI>が増加し、液晶秩序を安定化することがわかった。続いて、紫外光照射領域の蛍光強度の変化を測定し、蛍光性分子の濃度変化を定量化した。紫外光強度に依存した複屈折の変化量に対して、誘起された溶質分子の濃度変化の関係から、秩序度が減少した領域ではPhPP濃度は増加したのに対して、QTT濃度は減少することを見出した。この結果は、PhPPは秩序度の低い領域に局在させようとする、液晶秩序からの見かけの斥力相互作用を受ける一方、QTTは液晶秩序内へ取り込む見かけの引力相互作用を受けると解釈できる。分子形状に対するT_<NI>の変化の傾向と、分子マニピュレーターを用いた相互作用測定により得られた結果がよく一致していることから、分子マニピュレーターを応用することで、液晶秩序"場"と溶質分子との相互作用を定量化することができることを明らかにした。
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