自己組織化螺旋周期液晶のナノ構造変調による光機能性デバイス応用に関する研究

自组装螺旋周期液晶纳米结构调制光功能器件应用研究

基本信息

批准号：
07J00742
负责人：
吉田浩之
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

液晶材料は結晶の異方性、液体の流動性を兼ね備え、相により様々な構造を自発的に形成する自己組織化材料である。液晶相が自発的に形成する構造を利用することで光リフレクターやレーザー素子など多くの応用が可能となるが、構造に人為的な変調を加えることで多波長化やフィルタ機能などの新機能が付与されることが期待される。本研究では、自己組織化という特徴を活かしながらも、新機能を付与するために、局所光重合や人為微細構造によって液晶材料が自発的に形成する構造に摂動を加え、光デバイス応用を目指した研究を行った。螺旋構造を形成するコレステリック液晶を用いて多波長光リフレクターおよびポータブル波長可変色素レーザーを提案した。多波長光リフレクターは、液晶材料中に局所的な枠構造を光重合により形成することで局所的な分子拡散が起こり、枠の形状や大きさを変化させることで螺旋ピッチ変化率が制御可能な為、実現できる。一方の波長可変レーザーはコレステリッ液晶に空間的に勾配をもつ電界を印加することで実現した。本提案の成果は通常素子基板に対して垂直方向に存在する螺旋軸を基板平行方向に配向し、連続的に波長可変なレーザー発振を実現したことである。また3次元周期構造を形成するコレステリックブルー相においても光重合により構造が崩壊する現象を見出した。2光子励起光描画により形成した構造上における液晶の配向制御について、前年度より継続して研究を行った。本年度の特に大きな成果は、ネマティック液晶の構造誘起配向規制力についてシステマチックな解析を行ったこと、および通常基板界面に対して垂直に配向するカラムナー液晶のプラナー配向(カラム軸の基板面内方向への配向)を実現したことである。

液晶材料是自组织材料，具有晶体的各向异性和液体的流动性，并根据相自发形成各种结构。通过利用液晶相自发形成的结构，可以实现光反射器和激光器件等许多应用，但通过对该结构添加人工调制，可以实现诸如多波长和滤光功能等新功能。这将被授予。在本研究中，我们通过局部光聚合和人工微结构对液晶材料自发形成的结构进行扰动，以在利用自组织特性的同时添加新的功能，旨在对其在光学器件中的应用进行研究。我们提出了一种多波长光学反射器和一种使用形成螺旋结构的胆甾型液晶的便携式波长可调谐染料激光器。多波长光反射器通过光聚合在液晶材料中形成局部框架结构，引起局部分子扩散，并且可以通过改变框架的形状和尺寸来控制螺旋螺距变化率，从而得以实现。另一方面，通过对胆甾型液晶施加空间梯度电场，实现了波长可调谐激光器。该提议的结果是，通常垂直于器件基板存在的螺旋轴被定向为平行于基板，从而实现连续可变波长激光振荡。我们还发现，形成三维周期性结构的胆甾蓝相结构由于光聚合而崩溃。我们继续去年的研究，控制双光子激发光写入形成的结构上的液晶排列。今年特别重要的成果是系统分析了向列液晶的结构诱导取向控制力，以及柱状液晶的平面取向，柱状液晶通常垂直于基板界面取向（柱状轴在内部移动）。 -基板的平面方向）。