次世代液晶光学素子創出に向けた基盤技術の開発

开发下一代液晶光学元件的基础技术

• 批准号: 22K04916
• 负责人: 武仲 能子
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04916/
• 关键词: 液晶; 自己集合体; 形状変化; 光重合; 液晶ファイバー; 形状安定化; マイクロ流路デバイス

本研究では、液晶ファイバー、液晶ネックレス、外的刺激により変形する液晶液滴という3種類のマイクロメートルスケールの液晶自己集合体に着目し、再現性の良い作製方法の確立と、安定的な形状維持を可能としたのち、それぞれの構造体が示す機械的強度と光科学的性質を観察、解析し、次世代光学素子創出に向けた基盤的な知見を得ることを目的とする。　2022年度は、主に液晶ファイバー形状の安定化と、光照射により形状変化する液滴のメカニズム解明に向けたデータ取得を行った。液晶ファイバー形状の安定化については、一般的に用いられている重合性(液晶)モノマーを液晶ファイバーに添加し、重合性(液晶)モノマーが液晶ファイバー形成に与える影響について調べた。その結果、重合性(液晶)モノマーの種類によって、液晶ファイバーの成長速度と太さが変化し、太いファイバーほどゆっくりと直線的に成長する傾向があることが分かった。このような液晶ファイバーを安定化できれば、光特性の観察と光ファイバーへの将来的な応用に有意義である。そこで、実際に光重合を試みたが、光照射により液晶ファイバーが収縮した。この原因として、光源から出る熱の影響と重合収縮という2つの大きな原因があることが分かり、今後の具体的な研究指針が立った。光照射により形状変化する液滴のメカニズム解明に向けては、紫外線照射によって繰り返し形状変化する液滴を対象として実験を行った。この液滴は液晶とアゾ誘導体の混合物から成るため、この混合物のAFM観察、およびレオロジー観察を行い、光照射にともなう物性変化を観察した。その結果、光照射によって一瞬体積が増加し、そののち粘性が大きく低下することが分かり、形状変化に相転移が関係している可能性が示唆された。

在这项研究中，我们重点研究了三种类型的微米级液晶自组装体：液晶纤维、液晶项链和因外部刺激而变形的液晶液滴，并建立了一种具有良好再现性和稳定形状保持的制造方法实现这一目标后，我们将观察和分析每个结构的机械强度和光学特性，目的是获得创建下一代光学元件的基础知识。 2022年，我们主要稳定了液晶纤维的形状，并获取数据来阐明液滴在光照下改变形状的机制。为了稳定液晶纤维的形状，我们在液晶纤维中添加了常用的可聚合（液晶）单体，并研究了可聚合（液晶）单体对液晶纤维形成的影响。结果发现，液晶纤维的生长速度和厚度根据可聚合(液晶)单体的类型而变化，并且较粗的纤维倾向于更缓慢且线性地生长。如果这种液晶纤维能够稳定下来，对于观察光学特性和未来在光纤中的应用将具有重要意义。因此，他们实际上尝试了光聚合，但液晶纤维由于光照射而收缩。人们发现造成这种情况的主要原因有两个：光源发出的热量的影响和聚合收缩，并为未来制定了具体的研究指南。为了阐明液滴因光照射而改变形状的机制，我们对因紫外线照射而反复改变形状的液滴进行了实验。由于该液滴由液晶和偶氮衍生物的混合物组成，因此我们对该混合物进行了AFM观察和流变学观察，以观察光照射引起的物理性质的变化。结果发现，在光照射下体积瞬间增加，然后粘度显着降低，这表明形状变化可能与相变有关。

项目成果

Necklace Structure Made of Nematic Liquid-Crystal

向列液晶项链结构

• 发表时间: 2022
• 作者: Y. Takenaka; M. Skarabot; I. Musevic
• 通讯作者: I. Musevic