液晶性を活用した高蛍光性全芳香族ポリイミド高配向膜の創製と偏光蛍光発光機構の解明

利用液晶特性制备高荧光全芳香族聚酰亚胺高取向薄膜并阐明偏振荧光发射机制

基本信息

批准号：
18K05213
负责人：
石毛亮平
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度までに得られた実験結果を踏まえて，量子化学計算に基づく最安定構造の予測を実施した．その結果，ジアミン部に導入されたかさ高いヘキサフルオロイソプロピル（HFA）基の立体障害によって，ビフタルイミド部とジアミン部をつなぐ結合にねじれが生じて二面角が増大することが確認された．また，このねじれの誘起に伴って，電子遷移が振動子強度の小さい電荷移動型から，振動子強度の大きい局所励起型に変化することも判明した．さらに，リオトロピック液晶相を発現する前駆体ポリアミド酸エステル（PAE）に剪断を印加して調製した一軸配向フィルム試料の広角X線回折（WAXD）像の詳細な解析から，かさ高い置換基を除いては同一の主鎖構造を有する他のPAEが明確な二軸性（主鎖まわりの２回対称性）を有する結晶を形成するのに対し，HFAを有する本系では配向軸（主鎖）まわりに４回回転対称性を有する結晶が形成されていることが令和２年度の検討により判明している．この４回回転対称性は，結合のねじれによりPAEの側鎖アルキル基が四方に張り出した結果として生じていると考えられる．このねじれはイミド化時も保持されると考えられ，間接的ながら発光に関与する主鎖形態の証拠が得られた．また当該のPAEの一軸配向試料を基板上で熱処理すると，イミド化時に延伸方向のみならず，幅方向にも収縮応力が作用し，試料が二軸延伸される結果，イミド化に伴って配向度が大きく低下することが判明した．現在，張力が延伸方向にのみ作用するように固定法を工夫し，より高い偏光効率の蛍光が得られる試料の作製を検討・評価中である．

根据直到去年获得的实验结果，我们根据量子化学计算预测了最稳定的结构。结果，已经证实，引入二氨基区域的庞大的六氟异丙基（HFA）组的空间障碍导致连接双甲酰亚胺区域和二氨酸区域的粘结扭曲，从而增加了二面角。还发现，随着这种扭转的诱导，电子过渡从具有较小的振动器强度的电荷转移类型变为具有较大振动器强度的局部激发类型。 Furthermore, detailed analysis of wide-angle X-ray diffraction (WAXD) images of uniaxially oriented film samples prepared by applying shear to a precursor polyamidate ester (PAE) that expresses a lyotropic liquid crystal phase has been revealed by a study in 2020 that other PAEs with the same main chain structure, except for bulky substituents, form crystals with clear biaxiality (two symmetry around the main链），而在使用HFA的系统中，在对齐轴（主链）周围形成了带有四个旋转对称性的晶体。该四倍的旋转对称性被认为是PAE的侧链烷基由于键的扭转而在各个方向伸出的结果。人们认为这种扭转被认为是在埋葬过程中保留的，并且获得了间接参与发光的主链形态的证据。此外，当在基板上进行热处理的PAE的单次取向样品时，不仅在拉伸方向上应用收缩应力，而且在延伸时也沿宽度方向应用，并且由于样品的双轴拉伸，方向的程度显着下降，因此iMidation的程度显着降低。当前，我们正在考虑和评估样品的制备，这些样品可以通过设计固定方法来获得具有较高极化效率的荧光，以便张力仅在拉伸方向上起作用。