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本研究の目的は、電子・光機能性を有する電場感応答性分子集合体を創製することである。特にスルホニル基やホスフィンオキシド基の永久双極子と電子受容性を活用した新しいπ共役液晶や分子集合体ファイバーを開発することを目指した。
電場感応性トリアリールホスフィンオキシド液晶の創製：プロペラ型分子構造を有する長鎖アルキル基置換トリアリールホスフィンオキシド誘導体を設計・合成した。これらの分子は、室温でヘキサゴナルカラムナー液晶相を発現した。パターン化ITO電極間に液晶試料を封入し、直流電場を印加したところ、カラム構造のモノドメイン垂直配向が得られた。これはカラム軸方向に一次元的に配列したホスフィンオキシド基の双極子モーメントに起因すると考えられる。YAGレーザーを用いてTime-of-Flight(TOF)法により電荷移動度の測定を行った。カラムナー液晶相において約10-3 cm2V-1s-1のホール移動度を示すことが明らかとなった。さらに電荷輸送機能の向上を目指して、チオフェン環やオキサゾール環を導入することでπ共役構造を伸長した誘導体を合成した。これらについても、室温を含む幅広い温度範囲でヘキサゴナルカラムナー液晶相を発現させることに成功し、溶液状態および薄膜状態で高効率に発光する液晶材料を構築することができた。
環化トリアリールボロン液晶の電荷輸送機能評価：ディスク状分子構造を有する長鎖アルキル基が置換した環化トリアリールボロン誘導体は室温を含む幅広い温度範囲でヘキサゴナルカラムナー液晶相を示すことが共同研究者らにより見出されている。本研究では、ポリイミド配向膜を利用することにより、この環化ボロン液晶をモノドメイン垂直配向させることに成功した。さらに、TOF測定により液晶状態で電子およびホールが伝導することを明らかにした。
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