NMR、高周波誘電測定による液晶の分子運動と強誘電・反強誘電性発現に関する研究

利用核磁共振和高频介电测量研究液晶的分子运动以及铁电和反铁电特性的表达

基本信息

批准号：
09750010
负责人：
高西陽一
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750010/
关键词：
液晶強誘電性反強誘電性 NMR 分子運動高周波誘電率 V字型反転

项目摘要

液晶における強誘電・反強誘電性の発現に分子の運動性がどう関わっているか検討を行った。まず分子の各セグメントの各相における配向秩序と運動性を議論するため、部分重水素化した反強誘電性液晶のD-NMR測定を行った。詳細にスペクトルの解析し、アキラルアルキル鎖は分子長軸にほぼ平行なのに対し、キラルアルキル鎖は大きく折れ曲がっていることが明らかになった。さらに、キラルアルキル鎖は常誘電SmA相においても非常に大きな回転束縛を受けており、しかもその束縛方向は分子傾き面に対して非対称で、それは不斉炭素の影響によると推測できた。このことに関して、Journal of Physical Society of Japan(Letter)Vol.68(1999)pp.9-11に報告した。分子長軸周りの回転運動に関して、13C-NMRによる反強誘電性液晶MHPOBCのT1測定から、自発分極に寄与するエステル基と不斉炭素の緩和挙動のみが常誘電SmA相と反強誘電SmCA^*相とで異なることを明らかにした。このことは分子全体の長軸周りの回転状態はSmA相とSmCA^*相で変わりがなく、SmA相でも分子は自由回転していない可能性を示しており、また相転移で特定の官能基が、分子間相互作用を受けて緩和状態が異なることを示唆している。この成果について、Japanese Journa1 of Applied Physics Vol.38(1999)p.147-150に報告した。MHPOBCの長軸周りの回転挙動に関しては、周波数1MHz〜1GHzの高周波誘電率の測定を行って、その緩和挙動からも検討した。結果、自発分極のない常誘電SmA相と各層内に自発分極を有する強誘電SmC^*、反強誘電SmCA^*相で緩和周波数や強度に大きな違いがないことから、分子長軸周りの回転は各相でそれ程違いがないことがわかった。この結果はSmA相で自発分極をもたないのは、自由回転によるのでなく、回転束縛を受けているものの、個々の分子でその方向に秩序がないことを示唆し、これはNMRの結果とも整合する。またキラルアルキル鎖の炭素数の偶奇により強誘電、反強誘電が出現する材料について同様の測定を行ったところ、MHPOBCとは若干傾向が異なるものの緩和挙動に違いは見られず、長軸周りの回転は出現する相によってではなく、分子構造の違いによるところが多いことがわかった。またV字型反転を示す反強誘電性液晶について、デジタルカメラを使用しての基本的な電気光学物性測定、組織観察を行い、特に配向膜の厚さが反転特性に大きく影響していることを明らかにした。この成果についてMolcular Crystals&Liquid Crystals Vol.322(1998)pp.337-342,Liquid CrystalVol.25(1999)in pressに報告した。

我们研究了分子迁移率如何参与液晶中铁电和抗纤维电特性的发展。首先，为了讨论分子每个阶段的每个阶段的取向顺序和迁移率，进行了部分脱离的抗抗抗逆液液晶体的D-NMR测量。对光谱的详细分析表明，Achiral烷基链与分子长轴大致平行，而手性烷基链则显着弯曲。此外，手性烷基链在副SMA相中还受到非常大的旋转约束，并且结合方向与分子倾斜表面不对称，这可以估计是由于不对称碳的影响。这是在日本物理学会杂志（Letter）第1卷中报道的。 68（1999）pp。9-11。关于围绕分子轴长轴的旋转运动，通过13C-NMR对抗纤维电液晶体MHPOBC的T1测量表明，只有酯组的放松行为和不对称碳的放松行为有助于自发极化，这在Parealectric Sma相位和抗Fiferroelectric Smaca^之间有所不同。这表明围绕整个分子的长轴的旋转状态在SMA和SMCA^*阶段之间是相同的，并且即使在SMA相中，分子也可能不会自由旋转，并且某些官能团的弛豫状态在相位过渡过程中经历分子间相互作用。在应用物理学的日本期刊1中报道了该结果。 38（1999），p。 147-150。关于MHPOBC长轴周围的旋转行为，以1MHz至1GHz的频率测量了高频介电常数，还检查了弛豫行为。结果，在没有自发极化，铁电SMC^**和抗fiferroelelectric SMCA^*相之间具有自发极化的降低频率或强度之间没有显着差异，并且发现每个层围绕较长的分子轴的旋转并没有明显不同。该结果表明，在SMA相中缺乏自发极化不是由于自由旋转引起的，而是由于它受到旋转约束的约束，但它在单个分子的方向上是无序的，这与NMR结果一致。此外，由于手性烷基链中碳原子的数量不平衡而出现了铁电和抗铁电的材料的类似测量，尽管这种趋势与MHPOBC略有不同，但在长轴上没有差异，因此在长轴上没有差异，因此在旋转时没有差异。此外，对使用数码相机表现出V形反转的抗纤维电液晶体进行了基本的电流特性和组织观察，并揭示了对齐膜的厚度尤其对反转特性产生了重大影响。该结果在摩尔科晶体和液晶体积中报道。 322（1998）pp。337-342，液晶卷。 25（1999）在印刷中。