【研究分野】高分子化学

【研究領域課題番号】22550109 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

機能性高分子 / 高分子 / ホログラム / 光 / 液晶 / 力学解析 / アゾベンゼン / フィルム

【研究成果の概要】

本課題では,光応答性分子を組み込んだ液晶高分子周期構造体を作製し,光駆動型ホログラムの創製を行った。光応答性液晶高分子の周期構造体に紫外・可視光を照射し,ナノ周期構造の可逆的な変形を誘起する新しい作動原理を用いることにより,ナノ光アクチュエーターや光スイッチを実現すると同時に,未知な点が多い高分子の微小変形現象を容易に解析する新手法を提供することを目的とした。架橋液晶高分子フィルムが屈曲するプロセスにおけるナノスケールの分子形状変化とマクロなフィルム変形挙動とのつながりを光学的に計測したところ,アゾベンゼンのシス体の生成量がわずか1mol%の低濃度であっても屈曲は起こりうる事がわかった。また同時にフィルムのヤング率が最大60%減少する事を明らかにした。フィルム表面に周期構造体をラベル化したフィルムを用いる事により,フィルム屈曲における表面歪みを計測する事に成功した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】高分子化学

【研究領域課題番号】21225006 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

架橋液晶高分子 / 光運動 / 光 / 液晶 / 高分子

【研究成果の概要】

本研究課題では,液晶の分子構造,相状態,分子配向や高分子の架橋密度など種々の項目を検討し最適化するとともに,電子線架橋,光架橋,精密重合などの手法を駆使し様々な基材フィルムとの強固な異種界面接合を形成することにより,高性能光運動材料の構築を目的としている。
本年度は,高性能高分子光運動材料の構築において必要不可欠である駆動原理探求を目的として,種々の架橋液晶高分子を合成するとともに,分光法および力学物性評価法を用いて,分子レベルから巨視的レベルまでメカニズムを検討した。架橋液晶高分子におけるアゾベンゼンの影響を結合位置および濃度について詳細に調べたところ,架橋部位にアゾベンゼンを20%程度含む場合に最も高い発生応力を得られることが明らかとなった。光運動挙動は,分子構造,分子の初期配向,異性化挙動,温度,光強度,光照射時間などに大きく依存し,アゾベンゼンの光異性化を分子配向変化へ増幅するプロセスが極めて重要であることがわかった。
材料形状の変化についても検討を行った。より自由度の高い光運動材料を目指して繊維状の架橋液晶高分子を作製し光照射を行ったところ,照射方向に応じて三次元的な光運動を誘起できた。一方,アゾベンゼン液晶高分子とPVAを交互にスピン塗布した膜を作製したところ,従来と異なる光屈伸挙動を観察できた。
新たな基材の開発および異種界面接合の形成についても検討を進めた。塩化コバルトを有機アルミニウムで活性化した触媒系を用いて少量のホスフィン共存下ブタジエンの重合を行うことにより,結晶性のシンジオタクチック1,2-連鎖と非晶性のシス1,4-連鎖からなるマルチブロック共重合体の合成に成功した。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2009 - 2013

【配分額】106,210千円 (直接経費: 81,700千円、間接経費: 24,510千円)

【研究分野】工業物理化学

【研究領域課題番号】12555242 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

液晶 / 三次元配向変化 / 光 / ポリイミド配向膜 / アゾベンゼン / プレチルト / 偏光照射 / ラビングレス / フォトクロミック分子 / ホログラフィー / 記録 / 表示 / 高分子アゾベンゼン液晶 / フォトニクス / 回折格子

【研究成果の概要】

光を照射することで低分子ネマチック液晶の配向を制御できる光応答性液晶配向膜では,従来のラビング液晶配向技術で問題となっていた屑・ダストを発生することなく,微小領域の液晶配向を選択的かつ任意に制御できることから注目を集めている。本研究では,光照射によって液晶の配向を制御する液晶デバイス用光配向膜を開発し,新規ラビングレス液晶配向制御技術を確立することを目的とした。これまでの結果から,種々のポリイミド配向膜に偏光を照射することで,液晶が照射偏光に対して垂直に配向することが明らかとなっていた。本年度においては,従来別々に行われていた光照射プロセスとイミド化プロセスを同時に行うことで,プロセスの簡略化を目指すとともに従来と異なる液晶配向挙動を期待した。熱イミド化を行う過程で光を照射した結果,作製した配向膜の液晶配向方向は光照射温度によって大きく異なることが明らかとなった。温度が170度以下の場合あるいは250度以上の場合には,液晶の配向方向は照射偏光に対して垂直であったが,200度近辺では,照射した偏光と平行に液晶が配向することが明らかとなった。液晶デバイスでは,液晶のプレチルト角を三次元に精密制御する必要がある。偏光に垂直配向する従来の配向膜では,偏光照射を一回行う必要があった。本研究で開発した,偏光に対して平行に配向液晶が配向する配向模では,一回の光照射で三次元に制御できる可能性がきわめて高い。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2000 - 2001

【配分額】12,900千円 (直接経費: 12,900千円)