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分子内に複数の液晶形成基を持つ超分子が種々の階層構造液晶相を構築することが知られており、通常の棒状分子からなる液晶相にはないユニークな機能を発現する。本研究課題では、金属融合を念頭に置き、テンプレートとして有用な動的階層構造を持つ液晶相の構築を目標とした。ダイナミクスを伴う動的秩序の階層性を分子レベルで制御し、ブルー相およびサイボタクチックネマチック相を発現させた。
ブルー相の分子設計指針：ブルー相は二重ねじれ構造を持つシリンダーの配列により形成される階層構造液晶であるが、通常の棒状ネマチック液晶分子では長軸回りの対称性が高く、二重ねじれが安定化しない。そこで、分子二軸性を持つ板状分子であれば長軸に垂直な二つの短軸が存在し、キラル化合物の添加により二重ねじれが安定化するとの仮説のもとに検討した。ネマチック性の高い液晶形成基をスペーサーを介してカテコールあるいはビフェニルにつないだU型化合物を合成した。合成したU型化合物に強いねじり力を持つキラル化合物を混合し、その相転移挙動を観察した。ブルー相発現と分子構造に由来する性質（ねじり力、弾性定数、分子二軸性）の相関を調べたところ，通常考えられているねじり力の強さではなく、分子二軸性が重要であることがわかった。また，板状構造が柔らかいと想定されるビフェニル誘導体においては格子構造を持つキュービックブルー相に加え、アモルファスブルー相も幅広い温度範囲で発現した。ブルー相の安定化のみならず、作り分けの指針が得られた。
サイボタクチックネマチック（Ncyb）相の安定化：Ncyb相では層秩序を持つクラスターが生成消滅を繰り返している。末端にヒドロキシ基を持つ棒状化合物が28Kの温度幅のNcyb相を発現した。水素結合によるミクロ相分離に由来する平行配列とエントロピー項に由来する反平行配列の競合がクラスターの生成消滅の駆動力になったと考えている。
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