7) 液晶ゲル：ミクロ構造を制御した超分子機能性材料

ゼリーのような物理ゲルは、溶媒中で低分子ゲル化剤が相互作用により ネットワーク状の集合体を形成し、ソフトな固体となるものである。


7)-1　低分子ゲル化剤の超分子ネットワークによる液晶のゲル化

我々は、普通の溶媒のかわりに機能性流体である液晶を低分子ゲル化剤を用いて 物理的にゲル化することにより液晶ゲルをつくることに成功した。液晶ゲルは、 低分子ゲル化剤が集まってできた網目状の固相と、その中にとりこまれた 液晶溶媒(液晶相)からなるミクロ相分離構造を形成している。
　また、液晶性超分子からなる液晶ゲルを開発した。

液晶のゲル化により、以下に示すような、様々な新しい構造・すぐれた機能が発現した。

  1. 層状に液晶分子が集合したスメクチック液晶をゲル化することで、ネマチック液晶よりも秩序の高い液晶ゲルを得ている。スメクチック液晶は、ゲル化剤分子が繊維状に組織化する際に鋳型として機能し、液晶の層構造とゲル化剤の繊維が一方向に並んだものや、格子状に並んだ複合体を形成する。(例えば、文献 2, 25)


  2. ネマチック液晶をゲル化した液晶ゲルは、ディスプレイとして広く応用されているTN(ツイストネマチック)表示素子の中において、電場に対する応答速度が高速化する。(例えば、文献 17, 31)

  3. ゲル化剤の集合体をネマチック液晶の中に効率よく分散させることで形成する白濁状態を利用して光散乱型ディスプレイを開発した。電場のオン／オフによって明るく高コントラストの光散乱／光透過スイッチングが達成されている。(例えば、文献 18, 20, 21, 24)


  4. フォトクロミック分子であるアゾベンゼンを導入したゲル化剤とネマチック液晶とで構成される光応答性液晶ゲルは、光刺激により複合構造が可逆的に変化する。この可逆的な光誘起複合構造変化を利用した新たなコンセプトの光情報記録の応用も可能である。液晶として電荷を輸送する性質を持つディスコチック液晶を用いた場合にも光によって液晶の並び方を制御することができた。(例えば文献16, 19)


  5. 円盤状の分子構造をもつディスコチック液晶は、分子が重なりあって形成する筒状集合構造に基づき、電荷を運ぶ性質を示す。ディスコチック液晶を物理的にゲル化した場合に、電荷の移動する速さが液晶単独時よりも速くなることを見出している。(例えば、文献 22)


  6. 電場で並んだネマチック液晶の中で、異方的なゲル化剤の繊維を形成することにより、液晶の配向状態を固定化した。電場と熱をうまく組み合わせることによって、書き換え可能な光散乱型メモリー表示へと応用することができる。(例えば文献15)


  7. 重合性部位を有する低分子ゲル化剤を用いて、液晶中のランダムに分散したファイバー状会合体の光重合・固定化を行った。得られた液晶ゲルは、熱的に安定化されただけでなく、光散乱/透過のスイッチングの繰り返し特性が向上した。（例えば文献9, 10）


7)-2　液晶系の3次元ネットワークと有機溶媒による新しいタイプの液晶ゲル

　配位子と金属イオンの自己集合により得られる液晶性超分子金属錯体をゲル化することにより、超分子金属錯体からなる液晶ゲルを形成する。(例えば、文献 4)

代表的関連文献

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  2. Thermally Tunable Selective Formation of Self-Assembled Fibers into Two Orthogonal Directions in Oriented Liquid-Crystalline Smectic Templates
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