| 研究課題/領域番号 |
25410091
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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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, 助教 (10635692)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 超分子化学 / 自己組織化 / ナノ材料 / 双連続キュービック相 / アゾ化合物 / 光誘起相転移 |
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| 研究概要 |
申請者らは、双連続キュービック液晶相（Cub_bi相）を形成する化合物にアゾ化合物を添加した二成分系において、紫外光照射により１次元秩序相スメクチックC（SmC）相から３次元のネットワーク構造を有するCub_bi相への相転移が誘起されることを発見した。この現象は液晶性秩序構造の次元性が増加する点で、これまでのアゾ添加物の光誘起現象とは異なっており、特筆すべき発見である。
1年目は、ベンゼンカルボン酸系キュービック液晶性化合物とそれと相溶するアゾ化合物の二成分系試料において、微小角入射小角Ｘ線散乱（GI-SAXS）、UV-Vis測定、IR測定等を駆使することでナノレベルならびに分子レベルから、この光誘起SmC->Cub_bi相転移挙動を追跡・調査した。その結果、光誘起されたCub_bi相の周期構造と分子の状態は、本来安定化されない光誘起温度においてあたかも熱誘起によって形成されたかのような周期構造と分子状態によく対応していることが明らかになった。このことより、添加物であるアゾ化合物のトランス-シス光異性化はCub_bi相の三次元ネットワーク構造を直接、安定化するわけではなく、競合して形成するSmC相の層状構造が不安定化される結果として、転移が駆動されるという光誘起のメカニズムが明らかになった。この成果は、すでにアメリカ化学会のJournal of Physical Chemistry Bに報告済みである。また、SmC相からIm3m対称性のCub_bi相への相転移、Ia3d相からIm3m相という異なるナノ構造のCub_bi相間の転移も光誘起可能であることもわかりつつあり、現在その詳細を調査しているところである。
関連研究として、光ではなく圧力という外的刺激を印加することによるCub_bi相形成化合物の相転移挙動についても結果がまとまり、その成果をイギリス化学会欧文誌等に報告した。
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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２５年度の研究実施計画は、[1]ベンゼンカルボン酸系キュービック液晶性化合物とアゾ化合物の二成分系試料の調製、[2]その相転移挙動、相同定、相構造の検討、[3]Cub_bi 相のどちらのナノ構造（Ia3d 相とIm3m 相）へも光誘起可能か？の解明、[4]スイッチングの際のナノならびに分子レベルの状態変化の解明、などである。これらは、研究実績の概要にあるようにほぼ達成されている。
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| 今後の研究の推進方策 |
[1]平成２５年度に明らかになった光誘起相転移のメカニズムについて、さらに詳細を明らかにすべく、たとえば、光誘起相転移に必要なシス異性体の分率の決定などを行う。[2]光誘起相転移のアゾ化合物依存性からSmC相からIm3m対称性のCub_bi相への相転移も光誘起可能であることが明らかになってきたが、その詳細をさらに検討する。
[3]また、新たなターゲットとして、フェニルヒドラジン系キュービック液晶性化合物とそれと相溶するアゾ化合物の合成を行い、両者の二成分系試料を調製、SmC 相の低温側にCub_bi相を持つ系の開発とSmC 相から低温側のCub_bi相への光誘起に挑戦する。
[4]さらには、アゾ基を含有するフェニルヒドラジン系キュービック液晶性化合物の設計と合成を行い、一成分での光誘起転移現象の実現を目指す。
これらの検討により、秩序の次元性を光で自在に制御できる材料の開発に挑戦する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
ほぼ研究は順調に進行しており、予算執行もおおむね計画通りと考えているが、節約に努めたこともあって当該年度の所要額のうち６万円弱が３月末で残額として残った。
次年度の予算に合算して使用させていただく。
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