光励起状態で駆動する光活性液晶分子システムの構築

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本研究では,光による液晶の配向制御を実現するために,高分子フォトクロミック液晶の光異性化反応(光化学プロセス),および共役電子系液晶の光励起状態(光物理プロセス)を利用した二つのアプローチを試みた。まず,光化学プロセスを利用する系では,側鎖にアゾベンゼン部位を有する種々の高分子アゾベンゼン液晶を合成し,配向変換効率と分子構造の関係を詳細に調べた。アゾベンゼンの電荷移動吸収帯の調節,共重合比および照射光の波長や光学系を調整・選択することによって,高分子液晶の光配向制御を高い効率で,しかも高速に誘起できることがわかった。また,光誘起配向変化を高い効率で誘起できる高分子アゾベンゼン液晶を用いることによって,書換型光記録が可能であることが明らかとなった。一方,従来の液晶の偏光配向制御は二次元平面上で行われていたが,このような面内配向制御ではなく,面外配向制御(三次元配向制御)が可能となれば,記録密度は増大することが期待できる。そこで,非偏光照射によって,光の入射方向に沿ってアゾベンゼン分子を高い効率で再配置することができる高分子アゾベンゼン液晶を開発し,非偏光の入射角を変えることによって,アゾベンゼン分子の配向を三次元的に自在にマニピュレートできることを見いだした。光物理プロセスを利用した液晶光配向制御に関しては,新規π共役チオフェン液晶を開発し,その光配向変化挙動について詳細な検討を行った。その結果,光照射によって誘起される再配向の方向は励起光の偏光面と平行であることが明らかとなった。用いたチオフェン液晶は異性化部位をもたないことから,観察された配向変化挙動は色素分子と光電場の相互作用(選択励起)に基づく現象であることは明らかである。光化学プロセスを用いる従来の方法とは全く異なる液晶光配向の新しい手法を確立できる可能性がある。