光重合と光配向の同時制御システムの開拓

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近年、刺激応答機能を組み込んだ重合法の開拓が進んでいる。光照射で重合の進行のオン/オフを制御できる重合法もその一つで、米国や豪州からの報告をきっかけとして、ここ数年世界中で急激に研究が進展している。本研究では、近年発展した光制御重合と光配向の手法と融合し、光照射にて重合を制御しながら同時に光配向を施す、これまでにない光応答重合システムの創出を目指す。具体的には、アゾベンゼンを有するRAFT剤（高分子および低分子）を合成し、バルク、基板表面と空気界面から液晶性モノマーを薄膜中にて、光電子移動を組み込んだオン/オフ制御と光配向制御を試みた。令和３年度にて、基板にモノマーを挟むことなく、片面を空気へ露出させた状況でdewettingを起こさずに安定した薄膜を得る方法を開発した。市販のRAFT剤にフッ素部位を導入し、このRAFT剤をモノマー分子に少量混合させて、表面偏析させ、イリジウム錯体の光触媒の存在下、重合させる条件を種々検討した。その結果、適切な膜厚とRAFT剤の量の条件を見出し、空気側から光で触媒を介して空気側から重合を進行させることに成功した。令和４年度は、得られた液晶高分子膜の構造評価としてPOM観測やGISAXS測定を行い、その構造特性を評価した。さらに、令和４年度ではこうした重合系と関連して、基板表面上でのアゾベンゼンポリマー薄膜ネマチック性のシアノビフェニル液晶分子が接触することで、その界面にて各々の物質では現れない高度なスメクチック構造が形成されることを、独自のＸ線測定で見出したので、この現象の理解へ向けた検討も進めた。アゾベンゼン高分子を塗布した基板に5CB液晶を接触させた際に、直ちに高度なスメクチック構造が得られるとともに、数十分かけてその構造と配向が変化する様子をリアルタイムでPOM観測やGISAXS測定にて追跡することに成功した。