齊藤尚平 理学研究科准教授、羽田真毅 岡山大学助教、林靖彦 同教授、重田育照 筑波大学教授、恩田健 九州大学教授らの研究グループは、ディスプレイなど非常に広く産業利用されている液晶分子（液体と固体の中間の状態にある液晶状態を呈する分子）について、これまでの概念を覆す新しい計測?解析手法を用いて、液晶分子に紫外線光を当て分子が動く様子を直接的に構造解析することに世界で初めて成功しました。
本研究成果は、2017年10月16日に米国化学会雑誌「Journal of the American Chemical Society」誌で公開されました。
研究者からのコメント
本研究では、光応答液晶の高速な构造変化を直接的に构造解析することに挑戦しました。実験と理论の両面から相补的にデータ解析を行うことで、初めて光応答液晶の构造解析を実践することができました。构造がわからなければ机能材料の性能を向上させるための设计指针は得られません。本研究の构造解析手法は将来の光机能材料の设计に活かすことができ、今后は液晶に限らず光に応答する高分子材料やゲル、生体组织などの构造解析へと応用展开が期待できます。
概要
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。
本研究グループは、光照射によって生じる瞬间的な分子の周期构造の変化を直接的に観测できる时间分解电子线回折法と、分子构造の変化をその分子振动から観测する时间分解赤外分光法を组み合わせ、液晶分子の构造解析と动的挙动の直接観察を行いました。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（ベンゼンなど安定な芳香族化合物の特徴的な物理的?化学的性质を、光照射によって示すこと）に基づく构造変化を観测し、理论计算でその妥当性を确认しました。本研究成果は、液晶分子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。
図：明らかとなった液晶分子の构造変化
详しい研究内容について
书誌情报
【顿翱滨】
Masaki Hada, Shohei Saito, Sei'ichi Tanaka, Ryuma Sato, Masahiko Yoshimura, Kazuhiro Mouri, Kyohei Matsuo, Shigehiro Yamaguchi, Mitsuo Hara, Yasuhiko Hayashi, Fynn R?hricht, Rainer Herges, Yasuteru Shigeta, Ken Onda, and R. J. Dwayne Miller (2017). Structural Monitoring of the Onset of Excited-State Aromaticity in a Liquid Crystal Phase. Journal of the American Chemical Society, 139(44), 15792-15800.
