外部刺激に応答して機能変化するπ共役系液晶材料の構築

点击翻译按钮获取中文摘要

有機分子の発光特性や電気伝導特性などの光・電子機能性はπ共役部位の集積状態に依存して大きく変化する。そのため外部刺激を印加することで分子の集合構造変化を誘起することができれば、分子集合体が有する光・電子機能性も同時に変換することが可能になると考えられる。このような刺激応答性を有する発光材料はメモリーやセンサーとしての応用が期待され、近年盛んに研究が行われている。本研究では液晶が有する動的な性質に着目し、機械的刺激の印加や化合物の添加により集合構造を変化させ、光・電子機能性が変化する液晶材料の開発を目指している。前年度に得られた、新しい設計に基づき合成した液晶の分子構造と刺激応答性の関係や発光特性の評価を行った。これらの液晶は機械的刺激とそれに続く室温静置により可逆的な発光色変化を示したが、示差走査熱量測定により機械的刺激印加後の液晶相の方が不安定であることが示された。発光寿命測定の結果、機械的刺激の印加による発光色の変化は発光部位のエキシマー形成阻害により誘起されていることが示唆された。発光色の回復時間はπ共役部位およびアルキル鎖の設計により調節可能であることが分かった。これらの知見は刺激応答性液晶の分子設計指針を与え、更なる機能開発につながるものと考えられる。またイオン液体の添加によりπ共役部位周辺の環境を変化させ、発光色を調節する新しい発光性ナノ相分離液晶の開発を行った。設計・合成した両親媒性π共役分子は単独でカラムナー液晶相を発現し水色発光を示したが、イオン液体の導入により発光色が青緑色へと変化した。イオン液体が化合物の親水部位と相互作用し液晶相を安定化していることを明らかにした。カラム内部に組織化したイオン液体が発光部位と相互作用し発光色が変化したと考えられる。これらの結果は発光性液晶の集合構造と光機能を動的に制御する新しい手法の開発につながるものと考えられる。