水素結合系をもつキュービック液晶性化合物の動的構造制御

氢键体系立方液晶化合物的动态结构控制

• 批准号: 14045232
• 负责人: 沓水 祥一
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Gifu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14045232/
• 关键词: 水素結合; 強相関マテリアル; キュービック液晶; スメクチック液晶; 電場誘起相転移; 構造制御; 液晶; 強相関ソフトマテリアル

本研究で扱う化合物は、分子末端の分子間水素結合に端を発した、「強相関ソフトマテリアル」として、ある温度域で3次元的な凝集構造、キュービック液晶(Cub)相を発現する液晶性化合物、ANBC-n(ここでnはアルコキシ鎖の炭素数)同族体である。特に注目されるのは低温側の層状構造のスメクチックC(SmC)相からの転移で、貯蔵弾性率G'は、実に3桁以上もの劇的な変化を示す。本研究は、このSmC-Cub相転移の機構を理解し、"化学的に"あるいは"物理的に"制御することを目的として行っている。以下の新しい知見を得ている。(1)前年度に引続き"物理的な"制御の試みとして、SmC相およびCub相における交流電場応答を検討した。n=22のANBC-22では、SmC-Cub相転移の約10℃下のSmC相において、交流電場印加により、SmC-Cub相転移を誘起が可能であるが、この電場誘起相転移の機構を解明するために温度一定において無電場下および電場下の相の長時間(10時間)観察を行った。無電場下における"真"のSmC-Cub相転移温度は従来考えられていた温度より約10℃低温側にあること、しかし転移点直上では、たとえば、(従来の)転移点の8℃低温側では温度保持後数時間後にようやく転移が顕在化するほどに速度論的束縛が極めて強く、電場の印加はその束縛を緩和することで転移を誘起している可能性が示唆された。さらに詳細を検討中である。(2)静水圧力下における相転移挙動を検討し、加圧によりCub相は不安定化し、SmC相が安定化すること、また一定温度における昇圧によりIm3m-Cub相からIa3d-Cub相への圧力誘起相転移が起こることを見出した。これらの事実は、SmC相とCub相、さらには2種類のCub相の間の相対的な安定性は外的刺激により簡単に変化するほどに微妙なものであることを示している。(3)ANBC-nと同様Cub相を発現する、1,2-ビス(n-アルコキシベンゾイル)ヒドラジン(BABH-n)同族体の相転移挙動の検討を新たに開始した。

In this study, we found that the compounds are liquid crystalline compounds with strong correlation between molecular terminal and molecular terminal, three-dimensional aggregation structure in temperature domain, liquid crystal (Cub) phase, ANBC-n congeners. In particular, it is noted that the layered structure on the low temperature side shows the phase shift, the storage property ratio G', and the phase shift of more than 3 beams. This study aims to understand the mechanism of SmC-Cub phase transition, and to control the mechanism of SmC-Cub phase transition. The following new knowledge is available. (1)In the previous year, we introduced the test of "physical" control and discussed the AC electric field response in the SmC phase and the Cub phase. n=22 ANBC-22, SmC-Cub phase shift at about 10℃, AC electric field induced phase shift, SmC-Cub phase shift induced mechanism explained, temperature constant, no electric field under a long time (10 time) observation. In the absence of electric field, the SmC-Cub phase shift temperature is about 10℃ on the low temperature side, and the shift point is directly upward. After several times of temperature holding, the SmC-Cub phase shift temperature is about 8℃ on the low temperature side. The bound pole of the velocity theory is strong, and the bound pole of the electric field is relaxed. The possibility of inducing the shift is shown. The details of this discussion are discussed in detail. (2)Under hydrostatic pressure, phase shift is detected, pressure is increased, Cub phase is destabilized, SmC phase is stabilized, pressure is increased at a certain temperature, Im3m-Cub phase is induced, Ia3d-Cub phase shift is induced, and pressure is increased. The stability of the Cub phase between the SmC phase and the Cub phase is different from that between the SmC phase and the Cub phase (3) A new phase shift study of ANBC-n and Cub homolog has begun.

项目成果

S.Kutsumizu, K.Morita, S.Yano, S.Nojima: "Cubic phases of binary systems of 4'-n-tetradecyloxy-3'-nitrobiphenyl-4-carboxylic acid (ANBC-14)-n-alkane"Liquid Crystals. 29・11. 1459-1468 (2002)

S.Kutsumizu、K.Morita、S.Yano、S.Nojima：“4-n-十四烷氧基-3-硝基联苯-4-羧酸 (ANBC-14)-n-烷烃二元体系的立方相”液体晶体 29・11。

Y.Maeda, K.Morita, S.Kutsumizu: "Thermal behaviour of the thermotropic cubic mesogen 4'-n-alkoxy-3'-nitrobiphenyl-4-carboxylic acids under pressure"Liquid Crystals. 30・2. 157-164 (2003)

Y.Maeda、K.Morita、S.Kutsumizu：“热致立方液晶元 4-n-烷氧基-3-硝基联苯-4-羧酸在压力下的热行为”液晶 30・2。 2003）

S.Kutsumizu, M.Yamada, T.Yamaguchi, K.Tanaka, R.Akiyama: "Electric field-induced cubic phase in 4'-n-docosyloxy-3'-nitrobiohenyl-4-carboxylic acid"J.Am.Chem.Soc.(Communication). 125・10. 2858-2859 (2003)

S.Kutsumizu、M.Yamada、T.Yamaguchi、K.Tanaka、R.Akiyama：“4-n-二十二烷氧基-3-硝基二乙烯基-4-羧酸中的电场诱导立方相”J.Am.Chem .社会学（通讯）125・10。

Y.Maeda, K.Morita, S.Kutsumizu: "Thermal behavior of the thermotropic cubic mesogen 4'-n-alkoxy-3'-nitrobiphenyl-4-carboxylic acids under pressure"Liquid Crystals. 30・3(in press). (2003)

Y.Maeda、K.Morita、S.Kutsumizu：“热致立方介晶 4-n-烷氧基-3-硝基联苯-4-羧酸在压力下的热行为”液晶 30·3（正在印刷中）。 (2003)

S.Kutsumizu, M.goto, S.Yano, S.Schlick: "Structure and dynamics of ionic aggregates in ethylene ionomers and their effect on polymer dynamics : A study by small-angle X-ray scattering and Electron Spin Resonance Spectroscopy"Macromolecules. 35・16. 6298-63

S.Kutsumizu、M.goto、S.Yano、S.Schlick：“乙烯离聚物中离子聚集体的结构和动力学及其对聚合物动力学的影响：小角 X 射线散射和电子自旋共振光谱的研究”高分子.35・16.6298-63