大きな双極子モーメントを有する棒状分子における極性液晶構造の形成メカニズム

大偶极矩棒状分子极性液晶结构的形成机理

基本信息

批准号：
12750792
负责人：
戸木田雅利
金额：
$ 1.28万
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：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

ヒドロキシ安息香酸とヒドロキシナフトエ酸からなるランダム共重合体(poly(HBA/HNA))は等方液体状態とならない。そこで、ヒドロキシ安息香酸の2位に長鎖アルキル基を導入したポリマーを新たに合成し、その相転移挙動を調査した。その結果、分子量20000程度の試料で等方相-ネマチック-スメクチック相転移を確認した。長鎖アルキル基の効果のために、分子は自発的に配向し、分子軸はガラス基板に対して垂直となることをSHG測定により明らかにした。このポリマーは本研究の当初の目的を達成するものであるが、分子軸方向の自発的配向の効果と極性構造の発現とがSHG測定だけでは切り離して議論できない。反射X線回折法で基盤表面での分子の配向を評価し、SHG測定と組み合わせることで、本研究の目的が達成できる。ポリグルタメートおよびポリアスパルテートを高電場下で希薄溶液からキャストしたフィルムのSHG強度偏向角依存性から極性構造の対称性を議論した。その結果、X線回折から求まる2次元格子の対称性と極性構造が対応すること、C6あるいはC4対象性のχテンソルの2つの成分の比がポリペプチドヘリックスの種類(α、ω)で異なることを明らかにした。分子軸(双極子モーメント方向と一致)に垂直に振動するレーザー光を入射したときに分子軸方向に最も強いSHGを発生するという、poly(HBA/HNA)とは全く異なったSHG強度偏向角依存性を示した。超分子分極率に寄与するエネルギーの低い遷移モーメントの方向が分子軸の垂直方向にあるのに対し、超分子分極率テンソルが分子軸方向にあるという量子化学計算の結果で、この現象を理解した。

由羟基苯甲酸和羟基萘甲酸组成的无规共聚物（聚（HBA/HNA））不会变成各向同性液态。因此，我们合成了一种在羟基苯甲酸的2位引入长链烷基的新型聚合物，并研究了其相变行为。结果，在分子量约20,000的样品中确认了各向同性相-向列相-近晶相转变。 SHG测量表明，由于长链烷基的作用，分子自发取向，分子轴垂直于玻璃基板。虽然这种聚合物实现了本研究的最初目的，但分子轴方向自发取向的影响和极性结构的发展不能单独与二次谐波测量分开讨论。本研究的目的可以通过使用反射 X 射线衍射评估基板表面上的分子取向并将其与 SHG 测量相结合来实现。从高电场下稀溶液浇铸的聚谷氨酸和聚天冬氨酸薄膜的倍频强度对偏转角的依赖性讨论了极性结构的对称性。结果发现，X射线衍射确定的二维晶格对称性对应于极性结构，并且具有C6或C4对称性的χ张量的两个分量的比率根据多肽螺旋的类型而不同(α, ω) 显露。当垂直于分子轴（与偶极矩方向一致）振动的激光束入射时，在分子轴方向上产生最强的SHG，这与聚（ HBA/HNA）展示了他的性取向。我们通过量子化学计算理解了这一现象，表明有助于超分子极化率的低能跃迁矩的方向垂直于分子轴，而超分子极化率张量则沿分子轴的方向。