液晶性高分子の配向制御による2次非線形光学材料

通过控制液晶聚合物取向的二阶非线性光学材料

• 批准号: 07246219
• 负责人: 川上 雄資
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07246219/
• 关键词: ポリオキセタン; 立体規則性; ガラス転移温度; 液晶性高分子; ネマチック; スメクチック; ポーリング; 2次非線形性

高分子非線形光学材料においては、非線形感受率の高い色素官能基を密度高く極性の低いポリマーに導入すること、電場により色素官能基を配向させること、一旦、配向させた色素官能基の緩和を抑えることが重要である。不要な光の散乱を抑えるために均一な集合状態をとらせることも大切である。このような要件を満たすために、ポリマー主鎖の立体規則性を制御し、ポリマー鎖繰り返し単位に複数個のメソゲンを導入することを目的とした。主鎖としてポリオキセタンを用いて、メソゲンや置換基などのポリマー構造を制御することにより、繰り返し単位に複数のメソゲンを導入しても液晶性を示し、液晶構造、液晶温度範囲を制御できることを明らかにした。非線形光学材料への展開を考え、極性が低く、分子量を制御できる主鎖としてポリスチレンを、single layer packingを与える電子供与性の置換基としてアルコキシ基やアルキル基を用い、共役系を長く、また、色素官能基の密度をあげるために、モノマー単位あたりに複数個の色素官能基を導入する分子設計を行なった。モノマーの合成法について検討し、合成ルートの確立を行なうことができた。現在、さらに、種々の長さの接続部をもつモノマーの合成法の確立を急いでいる。また、3個以上の色素の導入法についても検討を加え、さらに、アニオン重合、配位重合による分子量、立体規則性の制御されたポリマーの合成について検討している。本設計では、色素官能基が複数個でまとまって配向する可能性がある。また、ポーリングした色素官能基の配向を架橋反応により固定できる可能性もある。さらに、立体規則性に応じて、色素官能基の配向を制御することや、第2の色素分子の代わりにキラル相を与えるメソゲン分子を組み込むことにより、より高い非線形感受率を実現できる可能性もある。

在高分子非线性光学材料中，需要将具有高非线性敏感性的染料官能团引入到高密度和低极性的聚合物中，利用电场使染料官能团取向，并抑制取向后的染料官能团的弛豫。这很重要。为了抑制不必要的光散射，保持均匀的聚集状态也很重要。为了满足这些要求，我们的目标是控制聚合物主链的立构规整性，并在聚合物链的重复单元中引入多种介晶。通过使用聚氧杂环丁烷作为主链并控制介晶和取代基等聚合物结构，发现即使在重复单元中引入多个介晶，也能表现出液晶性，并且可以调节液晶结构和液晶温度范围。我做到了。考虑到非线性光学材料的发展，我们使用聚苯乙烯作为主链，其具有低极性并且可以控制分子量，并使用烷氧基和烷基作为提供单层堆积的给电子取代基，以增加密度。对于染料官能团，我们通过在每个单体单元引入多个染料官能团来设计分子。我们研究了单体的合成方法并建立了一条合成路线。我们目前正在努力进一步建立合成具有不同长度连接的单体的方法。我们还在研究引入三种或更多种染料的方法，并正在研究通过阴离子聚合和配位聚合合成具有受控分子量和立构规整性的聚合物。在该设计中，存在多个染料官能团取向在一起的可能性。也可以通过交联反应来固定极化染料官能团的方向。此外，通过根据立构规整性控制染料官能团的取向或通过掺入提供手性相的介晶分子而不是第二染料分子，可以实现更高的非线性敏感性。

项目成果

T.Sano: "Silicate Membrane for Separation of Acetic Acid/Water Mixture." Chem Lett.153-154 (1995)

T.Sano：“用于分离乙酸/水混合物的硅酸盐膜。”

山下雄也監修(川上雄資分担執筆): "高分子合成化学" 東京電機大学出版局, 415 (1995)

山下裕也监修（川上佑二合着）：《高分子合成化学》东京电机大学出版社，415（1995）

A.Mori: "A Facile Synthesis of Disiloxane with Functional Groups." Chem. Lett.107-108 (1995)

A.Mori：“带有官能团的二硅氧烷的简便合成。”

L.A.Paquette Ed.(Y.Kawakami,一部執筆): "Encycl. Reagents Organic Snth Vol.2" John Wiley & Sons, 1526 (1995)

L.A.Paquette Ed.（Y.Kawakami，部分作者）：“Encycl.Reagents Organic Snth Vol.2”John Wiley & Sons，1526 (1995)

Y.Kawakami: "Synthesis and Characterization of Side‐Chain Liquid Crystalline Polydienes and Their Hydrogenated Derivatives." Polym. J.(印刷中). (1996)

Y. Kawakami：“侧链液晶聚二烯及其氢化衍生物的合成和表征”，J.（出版中）。