Review
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【新春特集】液晶材料の開発と展望
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液晶材料の開発と展望
Supramolecular Nanostructures in Liquid Crystals and Their Novel Functions
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横山浩 (独)科学技術振興機構
J. H. Kim (独)科学技術振興機構
新居輝樹 (独)科学技術振興機構
山本潤 (独)科学技術振興機構
米谷慎 (独)科学技術振興機構
ナノメ ー トル領域は,分子からスタートして,液晶が“液晶らしさ”を獲得す
る重要な空間スケールである。液晶の本質を知り,機能材料としての新たな展開
をもたらすには,液晶の源流であるナノ領域に分け入って,柔らかさと秩序の絶
妙なバランスが織り成す,多様で階層的ナノ超構造にじかに触れなくてはならな
い。本稿では,微界面をキーコンセプトとして進めているナノ超構造液晶へのア
プローチの一端を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 微小界面の制御による液晶ナノ構造の生成と機能
2.1 微界面によるナノ構造液晶
2.2 微界而による配向の多重安定性
2.3 6回対称パターンによる三安定性
3. ポトムアップに生成するナノ構造液晶
3.1 BLT液晶
3.2 BLT液晶の特異な相図
3.3 超分子キラリティー
4. おわりに
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AM-LCD用含フッ素縮合環系液晶
Fluorinated Liquid Crystals of Fused Ring Systems for Active Matrix LCD
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高津晴義 大日本インキ化学工業(株)
AM-LCD用液晶として開発した,デカヒドロナフタレン環テトラヒドロナフタレン
環,ナフタレン環を有する含フッ素縮合環系液晶化合物は,従来の液晶より△n
と△Cの調整可能範囲が広く,相溶性が優れている。これらの新しいシリーズの
液晶の合成と物性およびその応用について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 縮合環系液晶化合物の合成
2.1 デカヒドロナフタレン系液晶化合物
2.2 テトラヒドロナフタレン系液晶化合物
2.3 ナフタレン系液晶化合物
3. 縮合環系液晶化合物の物性
3.1 N-1 転移温度
3.2 屈折率の異方性(△n)
3.3 誘電異方性(△e)
4. 縮合環系液晶の特徴
4.1 ネマチック液晶温度範囲
4.2 屈折率の異方性(△n)
4.3 誘電異方性(△e)
4.4 粘性
5. 縮合環系液晶の応用
6. おわりに
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刺激や環境に応答する新しい液晶性分子複合体の構築
Development of Novel Liquid-Crystalline Complexes Responsive to Stimuli
and Environment
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西井雅之 東京大学大学院
加藤隆史 東京大学大学院
液晶の動的な特性や異方的な集合構造を,それぞれ①水素結合性液晶と疎水性分
子,②両親媒性液晶とイオン性液体,③液晶とナノファイバーの複合化により構
築した新しい機能性分子材料について述ぺる。分子構造あるいは分子間相互作用
の精密な設計・制御により,ナノからマイクロメートルスケールの“相分離構造”
を有する液晶性分子集合体が得られた。これらの複合体は,刺激や環境に対する
応答性や, 異方的イオン伝導性, 光散乱型表示機能といった高度な特性を示し
た。
【目次】
1. はじめに
2. 環境応答性超分子液晶
3. 異方的イオン伝導体:イオン性液体と液晶分子の集合体
4. 液晶物理ゲル:自己組織性ファイバーと液晶分子の複合体
5. おわりに
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バナナ形液晶における極性とキラリティー
Polarity and Chirality in Banana-shaped Mesogens
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竹添秀男 東京工業大学大学院
常識的でないところからしばしばおもしろい科学が生まれる。棒状でも円盤状で
もない屈曲型の分子が液晶状態を作ったとき(バナナ形液晶),一見,常識では
考えられないことが次々と発見された。極性とキラリティーは液晶の科学の中で
は大きなトピックスである。本稿では,バナナ形液晶がこれらのトピックスにい
かに大きなインパクトを与えたかを紹介したい。
【目次】
1. はじめに
2. スメクチック層間の分極相関と傾き相関
3. 極性の観点から
4. キラリティーの観点か ら
4.1 液晶版パスツールの実験
4.2 棒状キラル液晶系へのアキラルバナナ形液晶の添加効果
4.3 キラル非線形光学効果
5. 層構造の観点から
5.1 極性構造の散逸が層変調を誘起-B7相の構造-
5.2 円形ドメインの層構造
5.3 バナナ 形液晶ドープによる反強誘電相の安定化
6. おわりに
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構造色―コレステリック液晶が創る美しい昆虫色
Structural Colors-Beautiful Colors in Beetles are due to Cholesteric
Helicoidal Structure
-------------------------------------------------------------------------
渡辺順次 東京工業大学大学院
生物は,ときおり神秘的なほど深く,美しい発色を示す。コガネムシ,カナブン,
タマムシなどの昆虫の翅はその代表的なものであり,古くから美術工芸品として
利用 されてきた。 あの美しい色が液晶による構造色であるといえば,皆さん驚
かれることと思う。 実際には液晶ではな ,液晶の特異な構造がコレステリック
液晶のらせん構造が固化したものである。
【目次】
1. はじめに
2. 構造色の人工創成をめざす
3. 美を演出するコレステリック液晶
4. 生体中の棒状高分子はコレステリック液晶を形成する
5. 生体組織にはらせん構造がいっばいみられる
6. らせんは単なる偶然の産物か?
7. 人工の玉虫フィルムを作ってみた
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二量体スーパー分子が形成する多彩な液晶相
Various Liquid--crystalline Phases produced by Dimeric Supermolecules
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吉澤篤 弘前大学
西山伊佐 (独)科学技術振興機構
私たちは従来の液晶分子設計とは異なる指針で新しい系,スーパーニ呈体液晶の
研究を行い,今までの液晶相とは異なる秩序が発現することを見つけた。本稿で
は,コアの協同的運動を増幅させるために設計したU字形液晶,層間の分子の入
り込みと層 内のコア間の相互作用を拮抗させる非対称二呈体液晶,さらにキラ
ルニ呈体液晶が形成する新しい相転移挙動を解説する。
【目次】
1. はじめに
2. U字形分子の設計と相転移挙動
3. 非対称二量体液晶の混合物が形成する新規なフラストレート相
4. キラルニ量体液晶が形成する新しい相転移挙動
5. おわりに
-------------------------------------------------------------------------
2次元の液晶状態:ラングミュア膜液晶の不思議な世界
Two-dimensional Liquid Crystals in Langmuir Monolayers
-------------------------------------------------------------------------
多辺由佳 (独)産業技術総合研究所
横山浩 (独)産業技術総合研究所
熱平衡状態にあるラングミュア膜の2次元液晶には,自発的な稿状パターン形成や
高次点欠陥が観察される。また,光異性化分子で構成された液晶単分子膜を光励
起すると,バルクではみられない光誘起配向波が発生・伝播する。これらはいず
れも,上下の対称性の破れと液晶配向場の結合による,ラングミュア膜液晶特有
のものである。
【目次】
1. ラングミュア膜の2次元液晶
2. 自発的なパターン形成
2.1 ストライプ構造
2.2 高次の点欠陥
3. 光誘起非平衡ダイナミクス
3.1 縞構造の非対称再配向
3.2 配向波の発生と伝播
4. ラングミュア膜液晶の電場応答
4.1 電場に対する応答時間の測定
4.2 回転粘性測定と自発分極の決定
4.3 2次元の双極子平均場
5. おわりに
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発光性と液晶性の融合をめざした高分子の設計と制御
Design and Control of Polymers with Luminescence and Liquid Crystallinity
-------------------------------------------------------------------------
赤木和夫 筑波大学
共役系高分子の側鎖に液晶基を導入した液晶性共役系高分子を合成した。液晶性
を利用して高分子を巨視的に配向させ,電気的異方性や直線偏光発光性を発現さ
せた。次に,液晶性とらせん構造をあわせもつ共役系高分子を合成した。液晶性
に基づく直線偏光性とらせん構造に基づく円偏光二色性を利用して,直線偏光発
光および円偏光発光 (キラル発光)を有する新しい高分子発光材料を開発した。
【目次】
1. はじめに
2. 液晶性共役系高分子
2.1 合成
2.2 磁場配向
2.3 偏光顕微鏡観察
2.4 X 線回折測定
2.5 偏光吸収スペクトル測定
2.6 発光性
2.7 偏光蛍光スペクトル測定
2.8 分子配向性
2.9 電気的異方性
3. らせん状液晶性共役系高分子
3.1 液晶性ポリパラフェニレン誘導体とキラルドーパント
3.2 側鎖にキラル置換基をもつポリパラフェニレン誘導体
4. コポリマー型らせん状液晶性共役系高分子
5. おわりに
【新春特集】液晶材料の開発と展望
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液晶材料の開発と展望
Supramolecular Nanostructures in Liquid Crystals and Their Novel Functions
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横山浩 (独)科学技術振興機構
J. H. Kim (独)科学技術振興機構
新居輝樹 (独)科学技術振興機構
山本潤 (独)科学技術振興機構
米谷慎 (独)科学技術振興機構
ナノメ ー トル領域は,分子からスタートして,液晶が“液晶らしさ”を獲得す
る重要な空間スケールである。液晶の本質を知り,機能材料としての新たな展開
をもたらすには,液晶の源流であるナノ領域に分け入って,柔らかさと秩序の絶
妙なバランスが織り成す,多様で階層的ナノ超構造にじかに触れなくてはならな
い。本稿では,微界面をキーコンセプトとして進めているナノ超構造液晶へのア
プローチの一端を紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 微小界面の制御による液晶ナノ構造の生成と機能
2.1 微界面によるナノ構造液晶
2.2 微界而による配向の多重安定性
2.3 6回対称パターンによる三安定性
3. ポトムアップに生成するナノ構造液晶
3.1 BLT液晶
3.2 BLT液晶の特異な相図
3.3 超分子キラリティー
4. おわりに
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AM-LCD用含フッ素縮合環系液晶
Fluorinated Liquid Crystals of Fused Ring Systems for Active Matrix LCD
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高津晴義 大日本インキ化学工業(株)
AM-LCD用液晶として開発した,デカヒドロナフタレン環テトラヒドロナフタレン
環,ナフタレン環を有する含フッ素縮合環系液晶化合物は,従来の液晶より△n
と△Cの調整可能範囲が広く,相溶性が優れている。これらの新しいシリーズの
液晶の合成と物性およびその応用について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 縮合環系液晶化合物の合成
2.1 デカヒドロナフタレン系液晶化合物
2.2 テトラヒドロナフタレン系液晶化合物
2.3 ナフタレン系液晶化合物
3. 縮合環系液晶化合物の物性
3.1 N-1 転移温度
3.2 屈折率の異方性(△n)
3.3 誘電異方性(△e)
4. 縮合環系液晶の特徴
4.1 ネマチック液晶温度範囲
4.2 屈折率の異方性(△n)
4.3 誘電異方性(△e)
4.4 粘性
5. 縮合環系液晶の応用
6. おわりに
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刺激や環境に応答する新しい液晶性分子複合体の構築
Development of Novel Liquid-Crystalline Complexes Responsive to Stimuli
and Environment
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西井雅之 東京大学大学院
加藤隆史 東京大学大学院
液晶の動的な特性や異方的な集合構造を,それぞれ①水素結合性液晶と疎水性分
子,②両親媒性液晶とイオン性液体,③液晶とナノファイバーの複合化により構
築した新しい機能性分子材料について述ぺる。分子構造あるいは分子間相互作用
の精密な設計・制御により,ナノからマイクロメートルスケールの“相分離構造”
を有する液晶性分子集合体が得られた。これらの複合体は,刺激や環境に対する
応答性や, 異方的イオン伝導性, 光散乱型表示機能といった高度な特性を示し
た。
【目次】
1. はじめに
2. 環境応答性超分子液晶
3. 異方的イオン伝導体:イオン性液体と液晶分子の集合体
4. 液晶物理ゲル:自己組織性ファイバーと液晶分子の複合体
5. おわりに
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バナナ形液晶における極性とキラリティー
Polarity and Chirality in Banana-shaped Mesogens
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竹添秀男 東京工業大学大学院
常識的でないところからしばしばおもしろい科学が生まれる。棒状でも円盤状で
もない屈曲型の分子が液晶状態を作ったとき(バナナ形液晶),一見,常識では
考えられないことが次々と発見された。極性とキラリティーは液晶の科学の中で
は大きなトピックスである。本稿では,バナナ形液晶がこれらのトピックスにい
かに大きなインパクトを与えたかを紹介したい。
【目次】
1. はじめに
2. スメクチック層間の分極相関と傾き相関
3. 極性の観点から
4. キラリティーの観点か ら
4.1 液晶版パスツールの実験
4.2 棒状キラル液晶系へのアキラルバナナ形液晶の添加効果
4.3 キラル非線形光学効果
5. 層構造の観点から
5.1 極性構造の散逸が層変調を誘起-B7相の構造-
5.2 円形ドメインの層構造
5.3 バナナ 形液晶ドープによる反強誘電相の安定化
6. おわりに
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構造色―コレステリック液晶が創る美しい昆虫色
Structural Colors-Beautiful Colors in Beetles are due to Cholesteric
Helicoidal Structure
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渡辺順次 東京工業大学大学院
生物は,ときおり神秘的なほど深く,美しい発色を示す。コガネムシ,カナブン,
タマムシなどの昆虫の翅はその代表的なものであり,古くから美術工芸品として
利用 されてきた。 あの美しい色が液晶による構造色であるといえば,皆さん驚
かれることと思う。 実際には液晶ではな ,液晶の特異な構造がコレステリック
液晶のらせん構造が固化したものである。
【目次】
1. はじめに
2. 構造色の人工創成をめざす
3. 美を演出するコレステリック液晶
4. 生体中の棒状高分子はコレステリック液晶を形成する
5. 生体組織にはらせん構造がいっばいみられる
6. らせんは単なる偶然の産物か?
7. 人工の玉虫フィルムを作ってみた
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二量体スーパー分子が形成する多彩な液晶相
Various Liquid--crystalline Phases produced by Dimeric Supermolecules
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吉澤篤 弘前大学
西山伊佐 (独)科学技術振興機構
私たちは従来の液晶分子設計とは異なる指針で新しい系,スーパーニ呈体液晶の
研究を行い,今までの液晶相とは異なる秩序が発現することを見つけた。本稿で
は,コアの協同的運動を増幅させるために設計したU字形液晶,層間の分子の入
り込みと層 内のコア間の相互作用を拮抗させる非対称二呈体液晶,さらにキラ
ルニ呈体液晶が形成する新しい相転移挙動を解説する。
【目次】
1. はじめに
2. U字形分子の設計と相転移挙動
3. 非対称二量体液晶の混合物が形成する新規なフラストレート相
4. キラルニ量体液晶が形成する新しい相転移挙動
5. おわりに
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2次元の液晶状態:ラングミュア膜液晶の不思議な世界
Two-dimensional Liquid Crystals in Langmuir Monolayers
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多辺由佳 (独)産業技術総合研究所
横山浩 (独)産業技術総合研究所
熱平衡状態にあるラングミュア膜の2次元液晶には,自発的な稿状パターン形成や
高次点欠陥が観察される。また,光異性化分子で構成された液晶単分子膜を光励
起すると,バルクではみられない光誘起配向波が発生・伝播する。これらはいず
れも,上下の対称性の破れと液晶配向場の結合による,ラングミュア膜液晶特有
のものである。
【目次】
1. ラングミュア膜の2次元液晶
2. 自発的なパターン形成
2.1 ストライプ構造
2.2 高次の点欠陥
3. 光誘起非平衡ダイナミクス
3.1 縞構造の非対称再配向
3.2 配向波の発生と伝播
4. ラングミュア膜液晶の電場応答
4.1 電場に対する応答時間の測定
4.2 回転粘性測定と自発分極の決定
4.3 2次元の双極子平均場
5. おわりに
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発光性と液晶性の融合をめざした高分子の設計と制御
Design and Control of Polymers with Luminescence and Liquid Crystallinity
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赤木和夫 筑波大学
共役系高分子の側鎖に液晶基を導入した液晶性共役系高分子を合成した。液晶性
を利用して高分子を巨視的に配向させ,電気的異方性や直線偏光発光性を発現さ
せた。次に,液晶性とらせん構造をあわせもつ共役系高分子を合成した。液晶性
に基づく直線偏光性とらせん構造に基づく円偏光二色性を利用して,直線偏光発
光および円偏光発光 (キラル発光)を有する新しい高分子発光材料を開発した。
【目次】
1. はじめに
2. 液晶性共役系高分子
2.1 合成
2.2 磁場配向
2.3 偏光顕微鏡観察
2.4 X 線回折測定
2.5 偏光吸収スペクトル測定
2.6 発光性
2.7 偏光蛍光スペクトル測定
2.8 分子配向性
2.9 電気的異方性
3. らせん状液晶性共役系高分子
3.1 液晶性ポリパラフェニレン誘導体とキラルドーパント
3.2 側鎖にキラル置換基をもつポリパラフェニレン誘導体
4. コポリマー型らせん状液晶性共役系高分子
5. おわりに
