ハイブリッド液晶化合物の合成とナノチューブ作成への応用

杂化液晶化合物的合成及其在纳米管制备中的应用

• 批准号: 16655090
• 负责人: 岸川 圭希
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16655090/
• 关键词: 超分子; 液晶; 超構造; ナノテクノロジー; 光重合; ナノチューブ; ポリマー

酸と塩基からなる超分子液晶を作成し、重合によりナノチューブ構造を作成することが本研究の目的である。昨年度、酸としてトリアルコキシ安息香酸、塩基としてトリ(2-アミノエチル)アミンを用い、3:1の円盤状イオン性超分子化合物を合成した。アルキル基として、炭素数1から16の直鎖状のものを導入し、その熱挙動を偏光顕微鏡にて調査したところ、炭素数5以上の超分子は、すべて柱状液晶相を示した。本年度は、すべての液晶化合物について、示差走査熱量計(DSC)により、転移熱の測定を行い、さらに、詳細なX線回折測定により、超構造の解析を行った。熱分析からは、奇数のアルキル鎖を有する超分子が、偶数のアルキル鎖を有する超分子よりも、液晶から等方液体に変化する温度(清澄点)が高くなることが判明した。3:1の円盤状イオン性超分子において、アルキル鎖末端の方向がその液晶相の安定性に関係しているものと考えられる。最も液晶温度幅が大きかったものは、アルキル鎖がC12H25のもので、コア分子であるトリ(2-アミノエチル)アミンと周囲のトリアルコキシ安息香酸のバランスが良いものと思われる。粉末X線回折においては、六方柱状相に基づいたd100、d110、d200が観測された。アルキル鎖の炭素数5-8では密度が一定であるが、炭素数9以上では密度が減少することが判明した。分子モデルより、炭素数9以上では周囲のアルキル鎖同士がアルコキシ安息香酸の間でぶつかるため、密度が低下するものと考えられる。このように、これらの超構造について、詳細な情報が得られた。今後は、この超分子液晶状態を高分子化することを試み、ナノチューブ作成を達成したい。

这项研究的目的是创建由酸和碱组成的超分子液晶，并通过聚合创建纳米管结构。去年，我们以三烷氧基苯甲酸为酸，三(2-氨基乙基)胺为碱合成了3:1盘状离子超分子化合物。当引入具有1至16个碳原子的直链烷基并使用偏光显微镜研究它们的热行为时，所有具有5个或更多碳原子的超分子都表现出柱状液晶相。今年，我们使用差示扫描量热法 (DSC) 测量了所有液晶化合物的转变热，并使用详细的 X 射线衍射测量分析了它们的超结构。热分析表明，具有奇数烷基链的超分子比具有偶数烷基链的超分子具有更高的从液晶转变为各向同性液体的温度（澄清点）。在3:1盘状离子超分子中，烷基链末端的方向被认为与液晶相的稳定性有关。液晶温度范围最宽的一种是具有C12H25烷基链的一种，其核心分子三(2-氨基乙基)胺和周围的三烷氧基苯甲酸之间似乎具有良好的平衡。在粉末X射线衍射中，观察到基于六方柱状相的d100、d110和d200。发现当烷基链具有5至8个碳原子时密度恒定，但当烷基链具有9个或更多碳原子时密度降低。从分子模型来看，认为当碳原子数为9以上时，烷氧基苯甲酸之间周围的烷基链相互碰撞，导致密度降低。这样，就获得了这些上层建筑的详细信息。未来，我想尝试聚合这种超分子液晶态，实现纳米管的创造。

项目成果

Calamitic liquid crystalline molecules with lateral intermolecular hydrogen bonding

具有横向分子间氢键的杆状液晶分子

• 发表时间: 2005
• 期刊: Molecular Crystals and Liquid Crystals 439
• 作者: Masaki Katoh;Yoshinori Okada;Takashi Kajitani
• 通讯作者: Takashi Kajitani

Hierarchical organization of photoresponsive hydrogen-bonded rosettes

• DOI: 10.1021/ja052645a
• 发表时间: 2005-08-10
• 期刊: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
• 影响因子: 15
• 作者: Yagai, S;Nakajima, T;Kitamura, A
• 通讯作者: Kitamura, A

Polarization switching in a columnar liquid crystalline urea as studied by optical second-harmonic generation interferometry

• DOI: 10.1103/physreve.72.020701
• 发表时间: 2005-08-01
• 期刊: PHYSICAL REVIEW E
• 影响因子: 2.4
• 作者: Okada, Y;Matsumoto, S;Takezoe, H
• 通讯作者: Takezoe, H

Generation of Stable Calamitic Liquid-Crystal Phases with Lateral Intermolecular Hydrogen Bonding

• DOI: 10.1021/cm049574j
• 发表时间: 2004-05
• 期刊: Chemistry of Materials
• 影响因子: 8.6
• 作者: Takashi Kajitani;S. Kohmoto;and Makoto Yamamoto;K. Kishikawa

"Tuning fork"-shaped mesogens : large hysteresis in the interdigitated layer structure in the liquid crystal phases

“音叉”形介晶：液晶相中叉指层结构中的大滞后

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of Materials Chemistry
• 作者: Masaki Katoh;Yoshinori Okada;Takashi Kajitani;Shiki Yagai;Takashi Kajitani;Takashi Kajitani;Keiki Kishikawa;Takashi Kajitani
• 通讯作者: Takashi Kajitani