水素結合系をもつキュービック液晶性化合物の動的構造制御

氢键体系立方液晶化合物的动态结构控制

• 批准号: 14045232
• 负责人: 沓水 祥一
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Gifu University
• 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: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14045232/
• 关键词: 水素結合; 強相関マテリアル; キュービック液晶; スメクチック液晶; 電場誘起相転移; 構造制御; 液晶; 強相関ソフトマテリアル

本研究で扱う化合物は、分子末端の分子間水素結合に端を発した、「強相関ソフトマテリアル」として、ある温度域で3次元的な凝集構造、キュービック液晶(Cub)相を発現する液晶性化合物、ANBC-n(ここでnはアルコキシ鎖の炭素数)同族体である。特に注目されるのは低温側の層状構造のスメクチックC(SmC)相からの転移で、貯蔵弾性率G'は、実に3桁以上もの劇的な変化を示す。本研究は、このSmC-Cub相転移の機構を理解し、"化学的に"あるいは"物理的に"制御することを目的として行っている。以下の新しい知見を得ている。(1)前年度に引続き"物理的な"制御の試みとして、SmC相およびCub相における交流電場応答を検討した。n=22のANBC-22では、SmC-Cub相転移の約10℃下のSmC相において、交流電場印加により、SmC-Cub相転移を誘起が可能であるが、この電場誘起相転移の機構を解明するために温度一定において無電場下および電場下の相の長時間(10時間)観察を行った。無電場下における"真"のSmC-Cub相転移温度は従来考えられていた温度より約10℃低温側にあること、しかし転移点直上では、たとえば、(従来の)転移点の8℃低温側では温度保持後数時間後にようやく転移が顕在化するほどに速度論的束縛が極めて強く、電場の印加はその束縛を緩和することで転移を誘起している可能性が示唆された。さらに詳細を検討中である。(2)静水圧力下における相転移挙動を検討し、加圧によりCub相は不安定化し、SmC相が安定化すること、また一定温度における昇圧によりIm3m-Cub相からIa3d-Cub相への圧力誘起相転移が起こることを見出した。これらの事実は、SmC相とCub相、さらには2種類のCub相の間の相対的な安定性は外的刺激により簡単に変化するほどに微妙なものであることを示している。(3)ANBC-nと同様Cub相を発現する、1,2-ビス(n-アルコキシベンゾイル)ヒドラジン(BABH-n)同族体の相転移挙動の検討を新たに開始した。

这项研究中涵盖的化合物是“密切相关的软材料”，其起源于分子末端的分子间氢键，并且是在一定温度范围内表达立方液晶（CUB）相的液晶化合物，并且是ANBC-N（其中N是Alkoxy链中的碳原子的N是N是N是n是Alkoxy链中的碳原子的数量）。特别令人感兴趣的是从低温侧的分层结构的近晶C（SMC）相的过渡，而存储模量G'表现出急剧变化超过三个数量级。进行这项研究的目的是了解该SMC-cub相变的机制，并“化学”或“物理上”控制它。获得了以下新发现：（1）在上一年继续检查SMC相和CUB期的AC电场响应。在n = 22的ANBC-22中，可以通过应用AC电场在SMC相中诱导SMC相跃迁，但为了阐明该电场诱导的相变的机制，长时间（10小时）观察到长时间（10小时）长时间（10小时）在电场下的电场下和电场下的电场下，在恒定温度下。在无电场下的“真实” SMC-cub相变温度比以前的思想温度低约10°C，但在（常规）过渡点的下方8°C下方的过渡点上方，动力学约束非常强，因此，在温度下的施加后，该温度在温度下的施加限制可能会在电气场上保持不变。正在考虑更多细节。 （2）我们研究了在静水压力下的相变行为，发现CUB相由于压力而变得不稳定，SMC相变得稳定，并且压力诱导的相位从IM3M-CUB相到IA3D-CUB相的相变是由于在恒温下的压力引起的。这些事实表明，SMC相和Cub相之间的相对稳定性，甚至两种类型的CUB相，都非常微妙，以至于可以通过外部刺激很容易改变它。 （3）我们已经开始了一项有关1,2-双（N-烷氧基苯甲酰氮）氢氮（BABH-N）同源物的相变行为的新研究，该同源物表达了类似于ANBC-N的CUB相。

项目成果

S.Kutsumizu, M.Yamada, T.Yamaguchi, K.Tanaka, R.Akiyama: "Electric field-induced cubic phase in 4'-n-docosyloxy-3'-nitrobiohenyl-4-carboxylic acid"J.Am.Chem.Soc.(Communication). 125・10. 2858-2859 (2003)

S.Kutsumizu、M.Yamada、T.Yamaguchi、K.Tanaka、R.Akiyama：“4-n-二十二烷氧基-3-硝基二乙烯基-4-羧酸中的电场诱导立方相”J.Am.Chem .社会学（通讯）125・10。

S.Kutsumizu, M.goto, S.Yano, S.Schlick: "Structure and dynamics of ionic aggregates in ethylene ionomers and their effect on polymer dynamics : A study by small-angle X-ray scattering and Electron Spin Resonance Spectroscopy"Macromolecules. 35・16. 6298-63

S.Kutsumizu、M.goto、S.Yano、S.Schlick：“乙烯离聚物中离子聚集体的结构和动力学及其对聚合物动力学的影响：小角 X 射线散射和电子自旋共振光谱的研究”高分子.35・16.6298-63

Y.Maeda, K.Morita, S.Kutsumizu: "Thermal behavior of the thermotropic cubic mesogen 4'-n-alkoxy-3'-nitrobiphenyl-4-carboxylic acids under pressure"Liquid Crystals. 30・3(in press). (2003)

Y.Maeda、K.Morita、S.Kutsumizu：“热致立方介晶 4-n-烷氧基-3-硝基联苯-4-羧酸在压力下的热行为”液晶 30·3（正在印刷中）。 (2003)

K.Tanaka, R.Akiyama, M.Takano, S.Kutsumizu, T.Yamaguchi: "Electro-Rheological Behavior of Hydrogen-Bonded Liquid Crystalline 4'-n-Docosyloxy-3'-nitrobiphenyl-4-carboxylic Acid (ANBC-22) under Sinusoidal Electric Field"Trans.Mat.Res.Soc.Jpn.. (in press). (

K.Tanaka、R.Akiyama、M.Takano、S.Kutsumizu、T.Yamaguchi：“氢键液晶 4-n-二十二烷氧基-3-硝基联苯-4-羧酸的电流变行为 (ANBC-

Y.Maeda, S.Krishna Prased, S.Kutsumizu, S.Yano: "In situ observation of the pressure-induced mesophase for 4'-n-hexadecyloxy-3'-nitrobiphenyl-4-carboxylic acid"Liquid Crystals. 30・1. 7-16 (2003)

Y.Maeda、S.Krishna Prased、S.Kutsumizu、S.Yano：“4-正十六烷氧基-3-硝基联苯-4-羧酸的压力诱导中间相的原位观察”液晶 30。 1. 7-16 (2003)