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

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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。