極性ネマチック高分子液晶を示すチェインド・クロモフォアのSHG増幅に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15550180
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 川内 進 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (80204676)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 戸木田 雅利 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (30301170) ; 渡辺 順次 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (90111666)
• Keywords: ポリエステル / 分子不斉 / ポリアミド / 非線形光学効果 / 高分子液晶 / 量子化学計算

Research Abstract

p-ヒドロキシ安息香酸とヒドロキシナフトエ酸の共重合体Poly(HBA/HNA)は、代表的な液晶高分子であり、分子軸方向に大きな双極子モーメントをもつ剛直な全芳香族ポリエステルである。我々は、以前、この高分子が液晶相において高分子鎖の分子軸方位だけでなく分子軸に垂直な方位にも極性を自発的に揃えた極性液晶構造を形成することを明らかにしてきた。
本年度は、この剛直棒状分子にベント構造を導入することによって液晶相における極性構造がどのように影響を受けるか調べるため、3-ヒドロキシ安息香酸をコモノマーとして加えたPoly(pHBA/HNA/mHBA)を重合した。この高分子の液晶極性構造変化を光第二高調波発生(SHG)・量子化学計算を中心に用いて検討した。
Poly(HBA/HNA)への3-ヒドロキシ安息香酸の導入率が、5%と40%付近でSHG強度が大きく減少しており、この導入率付近で極性液晶構造の変化がおこっていることが明らかとなった。また、SHGの偏光角依存測定より、5%付近では分子軸に垂直な方位の極性が消え、分子軸方向にのみ極性を持つ極性液晶構造へ変化していることがわかった。また、40%付近では、量子化学計算による4-ヒドロキシ安息香酸と3-ヒドロキシ安息香酸の比較から、kink構造の導入による分子の直線性低下と超分子分極率(β)の減少という2つの要因により、SHG強度が減少していることが明らかになった。
以上に加え最近、N-アルキル全芳香族ポリアミドオリゴマーについての量子化学計算から、アミド結合が非平面シス体がトランス体より安定であり、いくつかの化合物の最安定構造は分子不斉であることを見出した。現在、実際にいくつかの化合物を合成し、キラル剤の添加により片側の不斉が誘起されることをCDにより確認しているところである。