スメクチックC液晶相の発現と分子構造

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現在、表示用液晶材料として最も期待されているのはカイラルスメクチックC相をもつ強誘電性液晶である。しかしスメクチックC相の発現と分子構造との関係が明らかでないため材料設計の面で大きな困難に直面している。本研究は、このスメクチックC相の発現と分子構造との関係について以下のような知見を得た。1.幾何学的構造が殆んど同じで、双極子モーメントの大きさが異なる三種類の構成成分ジベンゾフラン,ジベンゾチオフェン,フルオレンをそれぞれもつ2-ヒドロキシ-4-アルコキシベンジリデンアミノ化合物の同族体を合成した。これらはいずれも液晶となり、且、ネマチック相,スメクチックA相の熱的挙動は一般的な液晶と同じであった。一方、スメクチックC相はジベンゾフランを含む同族列において見出されたが他の二つの系では出現しなかった。そこで潜在的転移温度を求めスメクチックC相の熱安定性を検討したところ、熱安定性の増加の順は双極子モーメントの大きさの順と一致することが判明した。2.上記3種の構成成分より更に双極子モーメントの大きいフルオレノン核を用い、アルコキシベンジリデンアミノ部にヒドロキシル基を含まない同族列を検討したところ、アルキル炭素数12の同族体はスメクチックC相を示すが13の同族体は示さなかった。この両者の二成分状態図を作成したところ特定領域でリエントラントスメクチックA相を示し、炭素数13の同族体はスメクチックC相形成能を持ち得ないことが確認された。以上、1.2の結果より、スメクチックC相の発現のためには分子軸に垂直方向の双極子モーメントが適当な大きさを持つことが重要であり、この場合には分子形状が必ずしも対称的である必要はなく、末端アルキル炭素数が微妙に影響することが明らかとなった。