フェロネマチックの巨大分極特性起源解明と創発機能性を利用した新奇非平衡現象の探究

阐明铁电学巨极化特性的起源并利用涌现功能探索新颖的非平衡现象

• 批准号: 22K14594
• 负责人: 西川 浩矢
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14594/
• 关键词: 強誘電性ネマチック; DIO; 誘電率; 自発分極; NLO; メカノケミカル合成; 強誘電ネマチック; メカノケミストリー; 2次元相関

近年、申請者らは強誘性流体が示すフェロネマチック(NF)状態において破格の分極特性(誘電率1万超)を観測し、その巨大分極発現メカニズムを種々の実験結果から総体的に理解する研究を行ってきた。本研究ではNF状態の特異的な創発的現象に着目し、流動－分極相関の観点から実験的・解析的にNF状態の学理深化を目的およびユニークな機能性の探究を目的とする。本年度では課題(1)「室温NF相発現型や等方性液体から直接NF相に転移する直接転移型の新規フェロネマチック分子群の分子設計・合成」を遂行した。本研究では分子スクリーニングの効率化、高速化さらにSDGsを考慮し、その両方が実現可能なメカノケミカル(MC)合成を採用した。MC合成は、基質とボール間の物理的・機械的刺激によって化学反応性を制御する技術で、極小溶媒下あるいは無溶媒下でも効率的に反応を行うことが可能である。MC合成を用ればNF分子の高速スクリーニングが期待できる。溶液反応では、エーテル合成、エステル縮合、酸化反応、脱保護基、アセタール反応、鈴木宮浦カップリング(SMC)、宮浦石山カップリング(MIC)、薗頭萩原カップリング(SHC)が必要である。したがって、これらの反応を全てMC合成に置換することを第一に目指した。結果として、各種反応をMC合成に置換することに成功し、短時間(10-20分)かつごく少量の溶媒(<0.5 mL/g)で反応が進行し、高収率(>85%)を示すことを確認した。続いて、各種ビルディングブロックをMC合成を駆使して連結することで典型的なNF分子群、RM、DIO、UUZUに加え、新規分子としてBIOTNやC0DIOなども合成することができた。いずれも物性評価によってNF相が実現することを確認した。

In recent years, the applicant ら は が and shown strong induced fluid す フ ェ ロ ネ マ チ ッ ク (NF) state に お い て abnormality is の polarization characteristics (10000 super electric rate) lure を 観 し, そ の points very huge 発 now メ カ ニ ズ ム を kind 々 の be 験 results か ら 総 body に understand す る を line っ て き た. This study で は NF state の specific な gen 発 phenomenon に し, flow - points very phase masato の 観 point か ら be 験 に NF, parse state の theory deepening を purpose お よ び ユ ニ ー ク な functional の purpose explore を と す る. This year で は subject (1) "room temperature NF type phase 発 now や isotropic liquid か ら directly NF に planning move す る planning directly move type の new rules フ ェ ロ ネ マ チ ッ ク molecular の molecular design, synthesis," を carries out し た. This study で は molecular ス ク リ ー ニ ン グ の working rate, high speed さ ら に SDGs を し, そ の struck party が may be presently な メ カ ノ ケ ミ カ ル を (MC) synthesis using し た. MC synthetic は, matrix と ボ ー ル の between physical, mechanical stimulation に よ っ て chemical anti 応 sex を suppression す る で technology, small solvent under あ る い は without solvent under で も sharper rate に anti 応 を line う こ と が may で あ る. MC synthesis を uses ればNF molecules for <s:1> high-speed ス リ ニ ニ グが グが グが グが グが グが グが expecting で グが る. Solution against 応 で は, エ ー テ ル synthesis, エ ス テ ル condensation, acidification 応, protect the base, ア セ タ ー ル 応, suzuki miyaura カ ッ プ リ ン グ (SMC), stone mountain miyaura カ ッ プ リ ン グ (MIC), best original カ 薗 head ッ プ リ ン グ (SHC ") are necessary が で あ る. し た が っ て, こ れ ら の anti 応 を total て MC synthetic に replacement す る こ と を first に refers し た. Results と し て, all kinds of anti 応 を MC synthetic に replacement す る こ と に し success, a short period of time (10-20) か つ ご く small の solvent (< 0.5 mL/g) で anti 応 が し, high 収 rate (> 85%) を shown す こ と を confirm し た. 続 い て, various ビ ル デ ィ ン グ ブ ロ ッ ク を MC synthetic を 駆 make し て link す る こ と で typical な molecular group, RM, DIO, NF UUZU に え, new rules on molecular と し て BIOTN や C0DIO な ど も synthetic す る こ と が で き た. Youdaoplaceholder0 ずれ physical property evaluation 価によってNF phase が occurrence する <s:1> とを とを confirmation of た た.

项目成果

The emerging ferroelectric nematics creating new application challenges

新兴的铁电向列相带来新的应用挑战

• 发表时间: 2022
• 作者: 橋本薫;柴山茂久;安坂幸師;中塚理;Hiroya Nishikawa
• 通讯作者: Hiroya Nishikawa

A Photovariable Condenser with Enormous Capacitance Tunability Based on the Ferroelectric Nematic

一种基于铁电向列的大电容可调光变电容器

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiroya Nishikawa;Koki Sano;Fumito Araoka
• 通讯作者: Fumito Araoka

ジアステレオメリックな分子間相互作用によって制御された 強誘電性ネマチック系における極性クラスター介在型相転移

由非对映体分子间相互作用控制的铁电向列系统中极性簇介导的相变

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiroya Nishikawa;Koki Sano;Fumito Araoka;西川浩矢・佐野航季 ・栗原三郎・渡辺豪・荒岡史人
• 通讯作者: 西川浩矢・佐野航季 ・栗原三郎・渡辺豪・荒岡史人

Nano-clustering mediates phase transitions in a diastereomerically-stabilized ferroelectric nematic system

纳米簇介导非对映体稳定的铁电向列系统中的相变

• DOI: 10.1038/s43246-022-00312-9
• 发表时间: 2022
• 期刊: Communications Materials
• 影响因子: 7.8
• 作者: Nishikawa Hiroya;Sano Koki;Kurihara Saburo;Watanabe Go;Nihonyanagi Atsuko;Dhara Barun;Araoka Fumito
• 通讯作者: Araoka Fumito

From discovery of a ferroelectric nematic phase to present developments: Scientific deepening and applications challenge

从铁电向列相的发现到目前的进展：科学深化和应用挑战

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiroya Nishikawa;Fumito Araoka;Hiroya Nishikawa
• 通讯作者: Hiroya Nishikawa