液晶ナノミセルにおける薬剤分子の輸送と液晶秩序の動的結合

はじめに時分割放射光X線回折実験を行い、回折プロファイルの時間変化を測定した。その結果、時間の経過に従い、層間隔の逆数に対応する回折ピークの中心波数が高波数側へシフトすることが明らかになった。つまりこの結果は、分子長の短いN液晶分子が層間中に浸潤し、層を収縮させていることを示している。一方で、回折ピークの幅から見積もった層秩序の相関長は、時間経過に従い減少することが明らかになった。これは、SmA液晶ナノミセル中にN液晶分子が侵入したことで、混合液晶としてのSmA-N相転移温度が低下し、層秩序が低下したことを示していると考えられる。次に、得られた層間隔の時間発展とマクロな物性である配向揺らぎの時間発展の比較を行った。その結果、N液晶分子の侵入によるミクロ及びマクロな物性変化のタイムスケールが一致していることがわかった。これは、分子長の短いN液晶の侵入がマクロスコピックには配向揺らぎを増大させ、ミクロスコピックには層間隔を収縮することを示している。最後に、バルク状態で層間隔とN液晶分子の混合濃度の関係を調べ、この関係を用いて層間隔の時間発展から、N液晶分子の混合濃度の時間発展を定量的に評価した。その結果、初期状態ではほとんどN液晶分子は混合しておらず、時間経過に従い連続的にN液晶分子が侵入することが明らかになった。さらに、十分時間が経過するとN液晶とSmA液晶が一様に混合した平衡状態となることがわかった。以上の通り今年度私は、混合過程に伴うミクロな物性変化を捉えることに成功し、N液晶分子の混合濃度を定量的に評価することに成功した。

はじめに時分割放射光X線回折実験を行い、回折プロファイルの時間変化を測定した。その結果、時間の経過に従い、層間隔の逆数に対応する回折ピークの中心波数が高波数側へシフトすることが明らかになった。つまりこの結果は、分子長の短いN液晶分子が層間中に浸潤し、層を収縮させていることを示している。一方で、回折ピークの幅から見積もった層秩序の相関長は、時間経過に従い減少することが明らかになった。これは、SmA液晶ナノミセル中にN液晶分子が侵入したことで、混合液晶としてのSmA-N相転移温度が低下し、層秩序が低下したことを示していると考えられる。次に、得られた層間隔の時間発展とマクロな物性である配向揺らぎの時間発展の比較を行った。その結果、N液晶分子の侵入によるミクロ及びマクロな物性変化のタイムスケールが一致していることがわかった。これは、分子長の短いN液晶の侵入がマクロスコピックには配向揺らぎを増大させ、ミクロスコピックには層間隔を収縮することを示している。最後に、バルク状態で層間隔とN液晶分子の混合濃度の関係を調べ、この関係を用いて層間隔の時間発展から、N液晶分子の混合濃度の時間発展を定量的に評価した。その結果、初期状態ではほとんどN液晶分子は混合しておらず、時間経過に従い連続的にN液晶分子が侵入することが明らかになった。さらに、十分時間が経過するとN液晶とSmA液晶が一様に混合した平衡状態となることがわかった。以上の通り今年度私は、混合過程に伴うミクロな物性変化を捉えることに成功し、N液晶分子の混合濃度を定量的に評価することに成功した。