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Research Results 研究成果

1兆分の1秒の時間分解能で液晶分子の動画を観測 -新しい測定?解析手法の確立-

2017.11.30
研究成果Math & DataPhysics & Chemistry

 ディスプレイなど非常に広く产业利用されている液晶分子について、これまでの概念を覆す新しい计测?解析手法を用いて、液晶分子に紫外线光を当て分子が动く様子を直接観察することに世界で初めて、冈山大学大学院自然科学研究科(工)の羽田真毅助教、林靖彦教授、京都大学大学院理学研究科の齐藤尚平准教授、筑波大学计算科学研究センターの重田育照教授、九州大学大学院理学研究院の恩田健教授らが成功しました。
 これまで、液晶分子の立体构造を决定し、その机能の元となる分子运动を理解することで、より高精度かつ広范囲な液晶材料の开発が可能になると期待されていました。しかし、液晶中の炭素锁に埋もれた分子骨格の高速な动的挙动を直接的に构造解析する手法は全く存在せず、液晶分子の运动を解析する新しい手法の确立が求められてきました。
 本共同研究グループによる、时间分解电子线回折法と时间分解赤外分光法を组み合わせた液晶分子の构造解析と动的挙动の直接観察は、これまでの概念を覆す新しい计测?解析手法です。また、光照射后1~100ピコ秒(1ピコ秒は1兆分の1秒)程度の时间スケールにおいて発现する励起状态芳香族性を観测し、理论计算でその妥当性を确认したことは、この物质を基にした光机能性分子材料の设计方针に重要な知见を与えるものになります。本研究手法は、光応答性?机能性の液晶分子やソフトマテリアル※5の构造决定を革新する测定?解析手法として応用展开が期待されます。
 本研究成果は10月16日、米国化学会雑誌「Journal of American Chemical Society」誌で公開されました。

図1 本研究で用いた光応答性液晶分子の构造
基底状态のπ-シクロオクタテトラエン分子はサドル型の构造をしています。青色は光を吸収して応答を起こすメソゲンを示しており、オレンジ色は光応答を生じない运动性や柔软性に寄与する炭素锁部分を示しています。

図2 冈山大学で开発した时间分解电子线回折装置

図3 九州大学で开発した时间分解赤外分光装置

论文情报

,Journal of the American Chemical Society,
10.1021/jacs.7b08021

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