基板表面状態と液晶分子吸着時の表面密度の相関

液晶分子吸附过程中基板表面状况与表面密度的相关性

• 批准号: 13750022
• 负责人: 熊谷 晃一
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Miyagi National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750022/
• 关键词: 液晶; 分子配向; 石英基板; 光第2次高調波発生; 赤外吸収; 吸着; 界面配向; 表面密度

本研究の目的は、2次の非線形電気感受率x^<(2)>テンソル成分における微視的な局所場効果を考慮して基板の表面状態とその上に吸着した液晶単分子層の表面密度と液晶分子の配向分布との関連を明らかにすることである。平成14年度は以下に示すように、洗浄剤のpHを変えて洗浄した石英基板の赤外吸収スペクトルを測定し、その上に吸着した液晶単分子層の光第2次高調波測定を行い表面密度との相関を検討した。(1)石英基板の赤外吸収スペクトル測定基板として近赤外域から紫外領域で透明な無水合成石英平行平面基板を選定した。洗浄方法による石英基板表面の状態を規定するために、洗浄剤のpHを変えて石英基板を洗浄した。洗浄剤のpHはpHメーターで実測し、pH=3.0(酸性)、pH=6.8(中性)、pH=12.2(アルカリ性)とした。これらの石英基板の赤外吸収スペクトルを測定した。洗浄剤のpHにより、赤外吸収スペクトルの波数3674cm^<-1>の吸収ピークが特徴的に変化した。本研究では、この波数のピーク変化を石英基板のSi-H結合の変化と解釈した。(2)液晶単分子層の光第2次高調波測定と表面密度の相関液晶分子として分子構造が既知である5CB(メルク製K15)を使用して、蒸着により基板上に液晶単分子層を作製した。液晶単分子層から発生する第2次高調波(SH)光の強度は液晶単分子層の2次の非線形電気感受率の2乗|x^<(2)>|^2に比例する。このx^<(2)>は液晶分子の表面密度と液晶分子・基板間の微視的な局所場効果と液晶分子の配向分布の関数となる。液晶分子の配向分布は基板表面の状態を反映する。液晶単分子層から発生したSH光の強度を基本光の偏光角の関数として測定した。液晶単分子層から発生したSH光強度は洗浄剤のpH=6.8で最大となった。これは基板表面に吸着した液晶単分子層の分子配向が変化しているのか、あるいは表面密度が変化していることを示唆している。SH光の測定データを再現するように極角の配向分布の平均傾斜角をパラメーターとして理論フィットを行い、pH=6.8の基板上の液晶単分子層の平均傾斜角が55°と見積もられ、液晶分子長軸が基板表面から立ち上がった方向に配向しているものと解釈した。pH=3.0,pH=12.2の基板上に吸着した液晶単分子層でも同様の理論フィットを行ったところ、pH=6.8の基板上に比べて寝て配向しているものと解釈した。3つのpHの基板上の液晶単分子層のSH光強度を配向分布を考慮して比較を行ったところ、pH=6.8の基板上に吸着した液晶分子の表面密度が最も大きいことが分かった。

は の purpose this study, two の nonlinear electric 気 susceptibility x ^ < (2) > テ ン ソ ル composition に お け る micro visual な bureau field working fruit を consider し の て substrate surface state と そ の に on sorption し た LCD 単 の molecular layer surface density と の match to the liquid crystal molecules distribution と の masato even を Ming ら か に す る こ と で あ る. Pp.47-53 に shown under 14 annual は す よ う に, tonic の at pH を - え て し at た Shi Yingji plate の red outside suck 収 ス ペ ク ト ル を し, そ の に on sorption し た LCD 単 molecular layer second high-profile の light wave measurement line を い surface density と の phase masato を beg し 検 た. (1) Shi Yingji plate の red outside suck 収 ス ペ ク ト ル determination of substrate と し て nearly bare outland か ら で transparent な anhydrous synthetic quartz uv field parallel to the plane substrate を selected し た. Cleaning method: による Surface <s:1> condition of quartz substrate を specified するために detergent: <s:1> pHを change えて quartz substrate を cleaning: た た Tonic の pH は at pH メ ー タ ー で be し, pH = 3.0 (acid), pH = 6.8 (neutral), pH = 12.2 (ア ル カ リ) と し た. <s:1> れら <s:1> quartz substrate <e:1> red external absorption スペ ト ト を を determination of <s:1> た. The に variation た of the characteristics of the cleaning agent <s:1> pHによ, the red extracorporeal absorption スペ <s:1> ト ト <s:1> <s:1> <s:1> た た, the <s:1> wavenumber 3674cm^<-1>, and the <s:1> absorption ピ <s:1> が が た た. In this study, で で, <s:1> wavenumbers <s:1> ピ and ピ are subjected to を transformation of を quartz substrates and <s:1> Si-H combined with <s:1> transformation と to solve た. (2) LCD 単 molecular layer second high-profile の light wave measurement と surface density masato の phase liquid crystal molecules と し て molecular structure が already know で あ る 5 cb (メ ル ク K15) を use し て, steamed に よ り substrate に LCD 単 molecular layer を cropping し た. LCD 単 molecular layer か ら 発 raw す る second high-profile wave (SH) light intensity of の は LCD 単 の molecular layer 2 times の nonlinear electric 気 susceptibility の 2 乗 | x ^ < > (2) | ^ 2 に proportion す る. こ の x ^ < (2) > は と の liquid crystal molecules, surface density, liquid crystal molecules between substrate の micro visual な bureau field working fruit と の match to the liquid crystal molecules distribution の masato number と な る. The <s:1> coordination distribution of liquid crystal molecules を the <s:1> state を on the substrate surface reflects する. Liquid crystal 単 molecular layer 単 ら generation <s:1> たSH light <s:1> intensity を basic light <s:1> polarization Angle <e:1> threshold と て て て determination た. The liquid crystal 単 molecular layer ら ら generates <s:1> たSH light intensity 単 detergent <e:1> pH=6.8で maximum となった. こ れ に は substrate surface sorption し た LCD 単 の ligands to が molecular layer - the し て い る の か, あ る い は が surface density variations change し て い る こ と を in stopping し て い る. SH light の determination デ ー タ を reappearance す る よ う に polar Angle の match to the average Angle distribution の を パ ラ メ ー タ ー と し て theory フ ィ ッ ト を い, pH = 6.8 の substrate の LCD 単 molecular layer の average Angle が 55 ° と see product も ら れ, long axis of the liquid crystal molecules が substrate surface か ら stand on ち が っ た direction に match to し て い る も の と solution 釈 し た. PH = 3.0, pH = 12.2 の substrate に sorption し た LCD 単 molecular layer で も with others の theory フ ィ ッ ト を line っ た と こ ろ, pH = 6.8 の substrate に than べ て lay て match to し て い る も の と solution 釈 し た. 3 つ の pH の substrate の LCD 単 molecular layer の SH light intensity distribution を を match to consider し て line more を っ た と こ ろ, pH = 6.8 の substrate に sorption し た が の surface density is the most liquid crystal molecules も big き い こ と が points か っ た.

项目成果

渡邊亮輔, 木村淳一, 熊谷晃一: "シアノビフェニル液晶単分子層の表面密度と分子配向の相関"第7回高専シンポジウム講演要旨集. 118 (2002)

渡边凉介、木村淳一、熊谷浩一：“氰基联苯液晶单层的表面密度与分子取向的相关性”第七届全国工业大学学术研讨会论文集118（2002）。

渡邊亮輔, 横山浩司, 熊谷晃一: "液晶単分子層の分子配向と液晶セルの分子配向"第8回高専シンポジウム講演要旨集. 116 (2003)

Ryosuke Watanabe、Koji Yokoyama、Koichi Kumagai：“液晶单层中的分子排列和液晶单元中的分子排列”第 8 届国立工业大学研讨会摘要 116（2003 年）。

渡邊亮輔, 木村淳一, 熊谷晃一: "シアノビフェニル液晶単分子層の表面密度と分子配向の相関"第7回 高専シンポジウム 講演要旨集. 118-118 (2002)

Ryosuke Watanabe、Junichi Kimura、Koichi Kumagai：“氰基联苯液晶单层的表面密度与分子取向的相关性”第七届国立工业大学研讨会摘要118-118（2002）。