アキラル液晶の自己組織化による自発的対称性の破れ

非手性液晶自组装导致对称性自发破缺

基本信息

批准号：
17J11338
负责人：
佐々木春菜
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Hirosaki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J11338/
关键词：
Liquid crystal Chiral Symmetry breaking Dark conglomerate phase Nanostructure

项目摘要

本研究ではアキラル三量体液晶が形成するナノ秩序の構造解明、その固定化、さらに光刺激によるナノ構造制御の方法論の開発に取り組んだ。その結果、以下の顕著な成果を得た。１．設計合成した三量体液晶によるダークコングロメレート（DC）相のナノ構造を原子間力顕微鏡（AFM）および透過型電子顕微鏡（SEM）で観測した。その結果、空気―液晶界面では空孔がハニカム状に規則正しく配列したジャイロイド型のキュービック構造から構成されているが、一方、内部はスポンジ状であることがみられ、試料の内部と表面のナノ構造は明らかな違いがみられた。表面の分子密度が試料の内部に比べてより高くなることで段階的な転移が引き起こされているためだと考えられる。このようなジャイロイド型のナノ構造は従来のDC相においてはみられず、新規なナノ構造であるといえる。２．この三量体液晶にアゾベンゼンを導入し、光刺激による構造変化を調べた。アゾベンゼン基含有の三量体はDC相を形成し、またそのDC相において光照射による可逆的なキラリティースイッチが起こることを観察した。これは分子間相互作用由来のコンフォメーション変化で説明している。また、このアゾベンゼン基含有三量体を上記で用いたジャイロイド構造を形成するDC相を発現する三量体化合物と混合させ、DC相においてUV照射を行うと、同様なキラルスイッチングがみられた。この過程を経た混合物の試料内部構造をSEMで観察すると、比較的秩序だった空隙をもつナノ構造がみられた。UV照射を行わないサンプルの内部構造はランダムなスポンジ構造をしていることから、ナノ構造は光刺激によって秩序化されたと考えられ、ナノ構造を制御する知見が得られた。上記の研究成果は、それぞれ Soft MatterおよびChemistrySelectにて出版発表された。

在这项研究中，我们致力于阐明由三聚体液体晶体形成的纳米顺序的结构，固定它，并开发一种使用光刺激来控制纳米结构的方法。结果，获得了以下出色的结果：1。使用原子力显微镜（AFM）和透射电子显微镜（SEM）观察到了设计和合成的三聚体液体晶体的深色砾岩（DC）阶段的纳米结构。结果，空气晶体界面由甲状腺型立方结构组成，其中以蜂窝状形状排列在常规蜂窝状形状中，而样品的内部被认为是海绵状的，并且显然是样品的内部和表面纳米结构之间的差异。这被认为是因为表面的分子密度变得高于样品内部，从而导致逐渐转移。在常规的直流阶段找不到这种能力型纳米结构，可以说是新型的纳米结构。 2。偶氮苯在此三聚体液体中引入，并研究了由光刺激引起的结构变化。据观察，含有偶氮苯基的三聚体形成直流相，并且由于光照射发生，直流相发生了可逆的手性切换。这是由分子间相互作用得出的构象变化来解释的。此外，当将这种偶氮苯群的三聚体与上述三聚体化合物混合时，表达形成能状结构的DC相，并在DC相中进行紫外线辐照时，观察到类似的手势切换。当使用SEM观察到经过此过程的混合物样品的内部结构时，发现具有相对有序空隙的纳米结构。由于没有紫外线照射的样品的内部结构具有随机的海绵结构，因此人们认为纳米结构是通过光刺激排序的，并且获得了控制纳米结构的知识。上述研究结果分别发表并发表在软物质和化学选择性上。