Elucidating dynamics of molecular orientation of chiral liquid crystals under spatio-temporal confinement

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本研究は，新規な3次元分子配向制御技術を構築することを目的とする。特に，重合空間を制御することで新奇な分子配向性材料を創製し，特異な分子配向と機能の関係を探求するとともに，配向制御メカニズムを詳らかにすることを目指している。これまで微粒子成形や凹凸基板などの静的な制限場での閉じ込め効果により，液晶などの自己組織化材料の3次元分子配向制御が試みられてきたが，制限場の形状および材料性状により一意的に分子配向が決定されることが一般的である。本研究では，重合過程において制限場が時々刻々と変化する重合系に着目し，重合場の時空間変化による分子配向構造への影響について検討する。特に，キラル液晶と呼ばれるらせん状分子配向に起因したナノ周期構造を自発的に形成する材料を用いることで，重合過程で形成され得る分子配向状態や最終的な配向構造を解析できるような材料系を設計した。本年度は，分散重合を用いることでキラル液晶の微粒子合成を試みた。分散重合では，初期状態においてはモノマーや分散安定剤，重合開始剤は均一に溶解している。一方，重合の進行に伴い生成するポリマーは溶液中から析出し，最終的にポリマー微粒子が得られる。設計した材料系で分散重合を行い反応時間に伴う変化を観察し微粒子形状と分子配向構造の関係について検討した。適切な溶媒選択をすることで数マイクロメートル程度のポリマー微粒子が安定的に生成することが明らかとなった。詳細な光学特性を解析したところ，微粒子集合体ではなく，単一の微粒子からも，ナノ周期構造に由来する明確な反射色が観察されたことから，微粒子内部で精緻な分子配向構造が形成されることがわかった。