課題番号 ：S-16-MS-0021
利用形態 ：共同研究
利用課題名（日本語） ：架橋アゾベンゼン液晶高分子の極低温における光屈曲挙動の解明
Program Title (English) ：Photoinduced bending of crosslinked azobenzene liquid-crystalline polymers at cryogenic conditions
利用者名（日本語） ：宇部 達1), 橋本 岳2)
Username (English) ：T. Ube1), G. Hashimoto2)
所属名（日本語） ：1) 中央大学研究開発機構, 2) 中央大学大学院理工学研究科
Affiliation (English) ：1) Research and Development Initiative, Chuo University, 2) Graduate School of Science and Engineering, Chuo University

１．概要（Summary ）
アゾベンゼンなどのフォトクロミック液晶部位を有する架橋液晶高分子は，光照射により伸縮・屈曲・回転などの様々な三次元運動を示す[1,2]。この光運動のメカニズムは，フォトクロミック分子の異性化・液晶部位の配向変化・高分子鎖の形態変化に基づいている。これまでの研究により，架橋アゾベンゼン液晶高分子フィルムが極低温条件においても光照射により屈曲することが分かっている。本研究では，架橋アゾベンゼン液晶高分子の構造と極低温における屈曲挙動の相関について探究した。
２．実験（Experimental）
アゾベンゼンモノマーと架橋剤の混合物を液晶相で光重合することにより架橋液晶高分子フィルムを得た。無冷媒クライオスタット（Montana Instruments, Cryostation）を用いて温度を5-340 Kに制御し，紫外光・可視光照射下におけるフィルムの屈曲挙動を観察した。
３．結果と考察（Results and Discussion）
クライオスタット中（真空下，5 K）のフィルムに紫外光・可視光を照射すると，フィルムが可逆的に屈曲した。このフィルムに温度プローブとして半導体カーボンナノチューブを積層し，光照射下における電気抵抗測定によりフィルムの温度を評価したところ，真空下における光照射では無放射失活過程において生じる熱が屈曲挙動に影響することが明らかになった。
光照射により発生する熱が十分に除去される液体窒素中において，架橋液晶高分子の構造と光屈曲挙動との関連を検討したところ，アゾベンゼンのテール部位のアルキル鎖を短くすると，可視光照射によるフィルムの変形が飛躍的に増大した。このフィルムにクライオスタット中（真空下，5 K）において光を照射したところ，可視光が極めて弱い条件（1 mW/cm2以下）でもフィルムが変形することが分かった。以上のことから，極低温における架橋アゾベンゼン液晶高分子の光運動は，テール部位のアルキル鎖長に強く依存することが明らかになった。
４．その他・特記事項（Others）
参考文献 [1] Y. Yu, M. Nakano, T. Ikeda, Nature 2003, 425, 145. [2] T. Ube, T. Ikeda, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 10290.
謝辞　本研究はJSPS科研費 JP16H04157の助成を受けたものである。
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) 橋本岳，高堂聖英，宇部達，須田理行，山本浩史，池田富樹，第65回高分子学会年次大会，平成28年5月26日．
(2) T. Ikeda, G. Hashimoto, K. Kawasaki, K. Takado, T. Ube, M. Suda, H. Yamamoto, ILCC 2016, 平成28年7月31日．
(3) 橋本岳，高堂聖英，宇部達，須田理行，山本浩史，池田富樹，2016年日本液晶学会討論会，平成28年9月7日．
(4) G. Hashimoto, K. Takado, T. Ube, M. Suda, H. Yamamoto, J. Abe, T. Ikeda, ADMD 2016, 平成28年10月20日.
(5) 橋本岳，高堂聖英，宇部達，須田理行，山本浩史，池田富樹，第6回CSJ化学フェスタ，平成28年11月15日．
(6) G. Hashimoto, K. Takado, T. Ube, M. Suda, H. Yamamoto, J. Abe, T. Ikeda, PhoSM 2016, 平成28年11月25日.
６．関連特許（Patent）
なし。