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甲酸酸组成的随机共聚（poly（HBA/HNA））不进入各向同性液态。因此，新合成的聚合物将长链烷基引入羟基苯甲酸的第二位，并研究了其相变行为。结果，在分子量约为20,000的样品中证实了各向同性 - 敏感相变。由于长链烷基的影响，SHG测量结果表明该分子是自发定向的，并且分子轴垂直于玻璃基板。尽管该聚合物达到了这项研究的最初目的，但在分子轴方向上自发方向的影响和极性结构的表达不能单独从SHG测量中分开讨论。这项研究的目标可以通过使用反射X射线衍射方法评估底物表面上分子的方向并将其与SHG测量结合在一起。根据高电场下的稀释液从稀释溶液中铸造多谷氨酸和聚天冬氨酸的膜的SHG强度挠度角依赖性讨论了极性结构的对称性。结果，揭示了二维晶格的对称性和从X射线衍射获得的极性结构相互对应，并且根据多肽螺旋的类型（α，ω），C6或C4对象χ张量的两个分量的比率取决于不同的。这表明与poly（HBA/HNA）完全不同的SHG强度挠度角依赖性是因为激光垂直于垂直于分子轴（与偶极矩方向一致）时，最强的SHG是在分子轴上产生的最强SHG，从而在shg shg shg shg shg shg in poly（hba/hba）中产生。从量子化学计算中可以理解这一现象，在量子化学计算中，低能过渡力矩的方向有助于超分子极化性，在分子轴的垂直方向上，而超分子极化张量在分子轴方向上。