Polarization Stabilization Mechanism in Viscoelastic Ferroelectrics

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流動性を持ちながらも強誘電性を持つ強誘電ネマチック材料について、その起源を探りながら、その物性について調べてきた。典型的な強誘電性ネマチック液晶分子であるDIOと呼ばれる分子は、合成段階で構造異性体(通常のDIOがtrans体であるのに対し、異性体はcis体である)を不可避的に含む。異性体であるcis体DIOのみを抽出し調べると、通常のtrans体DIOのように液晶にはならないが、trans体とは異なり極性結晶を形成することがわかった。このことから、通常の強誘電性液晶に比べ極性安定可能が高いと考えドーパントとしてtrans体に添加したところ、強誘電性ネマチック相が高度に安定化され、室温強誘電状態を実現できることを示した。この成果では、放射光X線による時空間解析を行い、強誘電ネマチック相内の極性クラスターを捉えることに成功した。このほか、強誘電性の相転移について、実験結果と相互の議論をもとに目指すべき粗視化した分子(粒子)モデルと構造を定め、これをもとにシミュレーションを行うことで、強誘電性相転移の再現に初めて成功した。また同時に、反強誘電性-強誘電性相転移の存在も示され、これまでの実験結果で知られていた未知の液晶相が、これまでに報告のなかった反強誘電性のネマチック液晶であることが示唆された。このことは、奇しくも同時期にアメリカの研究グループにより報告された実験結果とも一致しており、理論による裏付けは非常に意義深いと言える。これらの成果は、国際学術論文誌に掲載されたほか、国際学会で報告された。