【研究分野】高分子化学

【研究領域課題番号】26288058 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

高複屈折性液晶 / 液晶 / パイ電子系 / 高複屈折液晶 / 構造有機化学 / 光学 / 屈折率 / 複屈折 / 薗頭カップリング / 光学材料 / 高分子 / 縮合系高分子 / 液晶高分子 / 高複屈折

【研究成果の概要】

原子屈折の高いアルキルスルファニル基をもつメソゲンの液晶性の発現に成功した。さらに液晶温度範囲の拡大を行った。分子構造の対称性を下げるにより、融点の低下と液晶相温度範囲拡大し、さらにはネマチック相も形成されやすくした。片方末端にメチルチオ基（SMe）、反対側のパラ位にイソチオシアネート（NCS）、シアノ基 （CN）を導入した2つの非対称性分子と両末端にSMeを有する対称系分子を合成し、0.7を超える複屈折を実現した。また、高複屈折性のメソゲンに対してアクリル基を2つ導入した架橋剤とアクリルモノマーを光重合することにより、高複屈折性のフィルムを作製することにも成功している。

【研究の社会的意義】

高複屈折性液晶材料はLCDフィルム、レーザー発振用フィルム、光記憶デバイス等への応用されており、さらなる高複屈折化が求められている。高複屈折性液晶は、偏光板やLCDフィルムを単一成分で作製することができ、ディスプレイの性能向上、大画面化、製造コストの削減など、そのインパクトは計り知れない。今回、実用化にはいくつかの壁があるが、上記の条件を満たす、複屈折0.8に迫る液晶材料の開発に成功した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31

【配分額】15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)

【研究分野】機能材料・デバイス

【研究領域課題番号】16105004 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ホログラム / 高分子 / 液晶 / アゾベンゼン / 屈折率 / 光記録 / 複屈折 / トラン

【研究成果の概要】

高複屈折液晶高分子の大きな屈折率変化を利用することにより, 記録書き換え可能・高速応答・高回折効率・高光感度を実現する新規高性能ホログラム材料の開発を行った.さらに, 架橋を施した架橋液晶高分子においては, 分子形状変化を巨視的な運動へ増幅できることを明らかにした.

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2004 - 2008

【配分額】105,430千円 (直接経費: 81,100千円、間接経費: 24,330千円)

【研究分野】高分子構造物性(含繊維)

【研究領域課題番号】13305063 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ホログラム / 液晶 / アゾベンゼン / 光記録 / 光スイッチング / 高分子 / 屈折率 / 回折格子 / 3環フェニルアセチレン / フォトクロミズム / 複屈折 / ホログラフィー / 屈折率変調 / 光相転移

【研究成果の概要】

ホログラムは光の干渉によって形成される回折格子中に光信号の強度情報と位相情報を同時に合わせもつため,画像情報の高密度多重記録・再生が可能である。これまでにホログラム記録材料として,有機色素/ポリメチルメタクリレートという原始的な有機材料や無機のフォトリフラクティブ材料が用いられているが,記録情報の書き換えや薄膜化が困難なことや,書込速度・アクセス速度の点で実用材料には到っていない。高速アクセスが可能な書換型高密度ホログラフィックメモリーを実現するためには,光によって屈折率を高速に,しかも可逆的に変調でき,かつ加工性に優れた新しい材料を開発する必要がある。
本研究では,1)製膜性に優れる高分子と,2)屈折率異方性をもつ液晶と,3)可逆的な光異性化反応を示すフォトクロミック分子を組み合わせ,ナノ秒スケールで高速にデジタル情報が書き込め,かつ書き換えが可能な高密度ホログラフィックメモリーを構築することを目的とした。
高分子アゾベンゼン液晶系におけるホログラム書き込みの応答性を調べるため,二光束に分けたピコ秒レーザーパルス(355nm;20ps,fwhm)をサンプルフィルム(膜厚:100nm)上で干渉させ,一次回折光の発生および減衰の過程を時間分解測定した。その結果,レーザーパルス照射により回折光は200nsで立ち上がり,極めて高速な応答を示すことが分かった。さらに,高分子アゾベンゼン液晶の厚膜(膜厚:20μm)を用い定常光で書き込みを行ったところ,ブラッグ領域でのホログラム記録が可能となり,43%という従来に比べ高い回折効率が達成できた。さらに,この記録は書き換え可能であることが明らかとなった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2001 - 2003

【配分額】49,400千円 (直接経費: 38,000千円、間接経費: 11,400千円)

【研究分野】応用物理学一般

【研究領域課題番号】09450035 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

分子配向 / 液晶 / 液晶等方相 / 配向緩和現象 / 光カー効果 / 光分子制御 / 臨界現象 / 配向緩和 / スペクトロスコピー / 複屈折 / 相転移

【研究成果の概要】

近年、新しい機能性材料として注目を集めている液晶やゲル、生体系などいわゆる複雑流体は、その分子自体あるいは分子集合体が配向やコンフォメーション等の大きな内部自由度を有している点に特徴がある。これらの中でも、その影響がより強く端的にマクロなスケールの物性変化として現れるのは分子配向である。本研究は光を用いて分子の配向を人為的に制御し、その応答特性から分子配尚のメカニズムを調べる光制御局所分子配向緩和スペクトスコピー装置を開発すること、さらにこれを用いて液晶相が出現するメカニズムを分子レベルで研究することを目的とする。
本研究ではまず光によって分子の配向秩序を制御し,その感受率の大きさから分子配向のしやすさを測定する装置の開発を行った。光による電場が分子に印加されると、分子の形状に対応する分子分極率の異方性のため分子は電場方向に向きをそろえようとする。これを別のプローブレーザーによって複屈折として測定する。これにより液晶転移近傍で分子の配向感受率が臨界的に増大することを見出した。
さらに装置をさらに改良し、分子が回転するダイナミクスの観測を可能にした。光の偏光方向を電気光学変調器を用いて制御することにより、分子配向を高速でスイッチングすることができる。変調周波数を掃引しながら応答の複素スペクトルを観察することにより、分子の配向緩和現象を精密に調べることができる。新たに開発された装置を用いて、液晶性試料である6CBについて配向緩和スペクトルを周波数軸上で観察することに成功した。連続発振レーザーによる光誘起配向緩和の測定は、高次の非線形の影響を受けず、また様々な緩和メカニズムの分離が容易であるなどの利点を数多く持つ。また周波数軸上での非線形効果の緩和測定は世界でも初の試みである。さらに現在、誘起レーザー光の重ねあわせによる干渉構造を利用して、高次の配向格子を生成する研究を進めている。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1997 - 1998

【配分額】13,000千円 (直接経費: 13,000千円)