異相界面を利用した結晶配向制御による高機能非線形光学材料の設計

我々は単独では第2高調波を発生(SHG)しないパラニトロアニリン(PNA)とポリーεーカプロラクトン(PCL)を溶融状態から結晶化させると電界を印加せずとも高分子球晶の界面からSHG活性なPNAが生成することを見いだした。本年度はこの系のSHG活性を最大にするための結晶配向制御と非線形光学定数の定量化。SHG活性なPNA結晶の生成に影響を与える高分子ー色素間の相互作用解析を行った。高分子ー色素界面間の相互作用を解析するため、メチレン基とエステル基の比を変えたポリエステルを合成し、PNAと混合した後、そのSHG強度を測定した。全てのポリエステル/PNA系にSHGが観察されたが、大きなSHG強度を示したのはメチレンとエステル基の比が4〜6:1の時であった。またエステル基を全く含んでいないポリエチレンとPNAの混合フィルムはSHG活性を示さなかった。これらの実験事実より、PNAのアミノ基と高分子のエステル基との相互作用がSHG活性なPNAの生成に大きな影響を与えていることが明らかになった。SHG活性なPNA組成ではPCLの結晶化に引き続いてPNA微結晶が高分子球晶界面から析出してくるが、この順序が逆の場合(PNA組成比が50wt%以上の時)はSHG活性を示さない。このことからSHG活性なPNA結晶が成長するためにはPCLの結晶成長とその極性が重要な役割を果たしていることがわかった。PCL/PNA系で最も強いSHG活性を示す組成では、PNAが結晶化するまえにフィルムに傷を入れると固液界面での核生成が制御でき、その結果PNAが一方向に配向したトランスクリスタルが作製できる。このフィルムのメ-カ-フリンジ測定を行いd定数を定量化した所、d_<33>=230pm/Vという高い非線形光学活性を有していることが判明した。これらの材料をデバイス化することにより高効率の光偏向器が作製できると考えられる。

我々は単独では第2高調波を発生(SHG)しないパラニトロアニリン(PNA)とポリーεーカプロラクトン(PCL)を溶融状態から結晶化させると電界を印加せずとも高分子球晶の界面からSHG活性なPNAが生成することを見いだした。本年度はこの系のSHG活性を最大にするための結晶配向制御と非線形光学定数の定量化。SHG活性なPNA結晶の生成に影響を与える高分子ー色素間の相互作用解析を行った。高分子ー色素界面間の相互作用を解析するため、メチレン基とエステル基の比を変えたポリエステルを合成し、PNAと混合した後、そのSHG強度を測定した。全てのポリエステル/PNA系にSHGが観察されたが、大きなSHG強度を示したのはメチレンとエステル基の比が4〜6:1の時であった。またエステル基を全く含んでいないポリエチレンとPNAの混合フィルムはSHG活性を示さなかった。これらの実験事実より、PNAのアミノ基と高分子のエステル基との相互作用がSHG活性なPNAの生成に大きな影響を与えていることが明らかになった。SHG活性なPNA組成ではPCLの結晶化に引き続いてPNA微結晶が高分子球晶界面から析出してくるが、この順序が逆の場合(PNA組成比が50wt%以上の時)はSHG活性を示さない。このことからSHG活性なPNA結晶が成長するためにはPCLの結晶成長とその極性が重要な役割を果たしていることがわかった。PCL/PNA系で最も強いSHG活性を示す組成では、PNAが結晶化するまえにフィルムに傷を入れると固液界面での核生成が制御でき、その結果PNAが一方向に配向したトランスクリスタルが作製できる。このフィルムのメ-カ-フリンジ測定を行いd定数を定量化した所、d_<33>=230pm/Vという高い非線形光学活性を有していることが判明した。これらの材料をデバイス化することにより高効率の光偏向器が作製できると考えられる。