芳香族導電性高分子液晶に基づく分子系超構造の構築と機能制御

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本研究では芳香族系共役系高分子の側鎖に液晶基を導入し、導電性と液晶性を併せ持つ芳香族導電性高分子液晶を開発した。液晶がもつ自律配向能および外力応答性を利用して、モノドメインの分子系超構造を構築して、電気的及び光学的性質とその異方性を制御した。合成したポリマーは具体的には、一置換ポリパラフェニレン(PPP)誘導体、二置換ポリパラビフェニレン(PPB)誘導体,二置換ポリパラフェニレンビニレン(PPV)誘導体、一置換ポリチフェン(PT)誘導体、一置換ポリチエニレンビニレン(PTV)誘導体である。偏光顕微鏡観察、示差走査熱量、および温度可変のX線回折の測定により、すべてのポリマーはネマテイックあるいはスメクテイック液晶性を示すことを確認した。また、これらのポリマーは有機溶媒に可溶で、キャストフィルムなどへの成膜性が認められた。ポリアリーレン誘導体(PPP,PBP,PT)においては、かさ高い液晶側鎖のため主鎖の共平面性は低下し、低い導電率(ヨウ素ド-ピング後の伝導度;10^<-6>〜10^<-5>S/cm)であったが、ポリアリーレンビニレン誘導体(PPV,PTV)では、主鎖のアリール部位間にビニレン部位を導入することにより、共平面性の低下を軽減することができ、導電率は最大3桁向上した(ヨウ素ド-ピング後の伝導度;10^<-4>〜10^<-3>S/cm)。外部応力してせん断応力を用いてポリマーを配向化させることで、電気伝導度の異方性(配向方向に平行と垂直方向での伝導度の比;最大で400倍)や、蛍光強度のおける光学的二色性を見いだした。偏光赤外吸収スペクトルの測定を通じて、赤外二色比を算出し、これにより統計平均した配向角とオーダーパラメター(配向秩序度)を評価した。