液晶フラストレート相の発現温度幅の拡大

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15350136
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 菊池 裕嗣 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (50186201)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐々木 園 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (40304745)
• Keywords: ブルー相 / 高分子安定化ブルー相 / フラストレート相 / 電気光学効果 / 電界誘起複屈折

Research Abstract

ネマチック低分子液晶にキラルドーパントを混合させることにより分子配列にらせん構造が誘起され、コレステリック相が形成される。キラルドーパントの濃度によりらせん構造のピッチ長を適切な大きさに調整するとコレステリック相と等方相の間の約1Kの温度範囲にブルー相が確認された。ブルー相は可視光の波長オーダーの3次元周期構造を有する液晶として知られている。ブルー相は、光変調素子やチューナブルフォトニック結晶としての応用が期待できるが、そのためには発現温度の狭さを解決する必要がある。ブルー相を示す低分子液晶試料にアクリル酸エステルモノマーとジアクリル酸エステルモノマーを6〜7mol%添加して、ブルー相を保持しながら光重合を行ったところ、ブルー相の温度範囲が低温領域に大きく広がった。このように添加されたモノマーの重合によって温度範囲が拡大されたブルー相を高分子安定化ブルー相と呼ぶことにする。高分子安定化ブルー相は光学的に等方性であるが電界を印加すると複屈折が誘起された。高温ほどまた高分子の分率が増加するほど、立ち下がり応答時間は短くなった。ブルー相はキラル分子によるねじれ力と分子配列が連続につながろうとする空間トポロジーの「競合」の結果生ずるとされ、フラストレート相の一種として分類される。液晶には、ブルー相以外にもフラストレート相が多数存在し、独特の特徴を有している。本研究で見出された高分子安定化効果は、「競合」のバランスを大きく変えたことによると推察されるが、このメカニズムが他のフラストレート相に適用できれば、新規な機能性物質の創出につながると期待される。

Research Products

• [Publications] H.Abe, H.Kikuchi, K.Hanabusa, T.kato, T.Kajiyama: "Improvement of Light Switching Contrast of Liquid Crystalline Composite Gel by Adding Polar Organic Solvent"Mol.Cryst.Liq.Cryst.. Vol.399. 43-52 (2003)
• [Publications] H.Abe, H.Kikuchi, K.Hanabusa, T.Kato, T.Kajiyama: "Morphology Control of Liquid Crystalline Composite Gels Based on Molecular Self-Assembling Kinetics"Mol.Cryst.Liq.Cryst. Vol.399. 1-15 (2003)