【研究分野】高分子・繊維材料

【研究領域課題番号】16H04204 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

配向複屈折 / 光学材料 / 固有複屈折 / 複屈折 / 粘弾性 / 複屈折の非理想性 / 高分子構造・物性 / 波長依存性 / 屈折率 / 高分子 / 配向 / ガラス複屈折 / 応力光学則 / 修正応力光学則 / 形態複屈折 / 光弾性係数 / 応力光学係数

【研究成果の概要】

高分子の変形や成形加工により複屈折が生じ，液晶ディスプレイの波長板等に利用されている．この複屈折と分子構造との関係は，大まかにはわかっているが，理論と実験結果には，異常な温度依存性など系統的なずれが生じている．このずれの原因を解明することで，高分子の複屈折をより精密に制御することが可能になり，高性能の高分子光学材料の開発が可能になる．

【研究の社会的意義】

高分子の複屈折は，液晶ディスプレイなどの高分子フィルムで多用されているが，その複屈折の分子論的な起源は完全に解明されていなかった．従来の理論では，複屈折は温度に依存しないが実際には依存し，液晶ディスプレイの温度による色調の変化の原因となっていた．本研究により，未解明であった複屈折の温度依存性などの微視的な起源が明らかになり，高分子の複屈折をより精密に制御する方法への糸口が得られた，複屈折の精密制御は，高精細で色調の変化がない液晶ディスプレイの開発などに利用され，また高分子光学材料の開発につながるものである．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)

【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)