第 3 章 結果と考察
3.4 BP I を発現しない N * LC の相転移による分子配向変化
前項で加熱前と冷却後のN*相で異なる分子配向を示すのにBP Iからの相転移が影響 しているのではないかと考えた。その証明を行うため、BP を発現しなかったキラル剤 5 wt%と格子構造を形成しないBP IIIのみ発現した9 wt%のN*LC（Mixture-1）セルに関 して同様の測定・解析を行った。
図3.15にキラル剤濃度の異なるN*LCの非偏光測定によるCN/CH2吸光度比変化につ いて示した。この図は、キラル剤濃度の異なるN*LCの各相におけるCN/CH2吸光度比 が相転移によって変化していく様子を示しており、値が小さいほどNLC 分子は基板面 に対しより垂直方向に立ち上がっている。
図 3.15 相転移による各キラル剤濃度 N
*LC の CN/CH
2吸光度比の変化
スペクトル
図の吸光度比変化より、加熱過程ではN*相からBP III（7 wt%セル）または、等方相
（5, 9 wt%セル）への相転移で吸光度比の減少が観察されたことから、3種類のセルと もN*相で平行方向に配向していたNLC分子は、相転移により垂直方向に立ち上がる分 子が増加することが観察された。7 wt%セルでは、BP IIIの二重ねじれシリンダー構造 の形成によるNLC分子の配向変化によるもので、5および9 wt%セルでは等方相により NLC分子が様々な方向を向いたことが、垂直方向に立ち上がるNLC分子の増加につな がったと考える。一方、冷却過程における5、9 wt%のセルでは等方相およびBP IIIか らN*相への相転移で、7 wt%のセルにおけるBP IからN*相への相転移により見られた 吸光度比の減少が観察されなかった。この解析結果より、等方相および疑似的等方相で
あるBP IIIからN*相への相転移では垂直方向に立ち上がるNLC分子に変化がなかった
ことから、BP Iの形成する格子構造から相転移することで、冷却後の N*相において垂 直方向に立ち上がるNLC分子の増加が起きたと考えられる。
また、図3.16と3.17に5および9 wt%セルでの冷却過程における等方相またはBP III
とN*相の偏光IRスペクトルから解析した各偏光角でのCN伸縮振動の吸光度変化を示 した。
5 wt%セルの冷却前の等方相では、各偏光角において吸光度差は見られなかったため、
基板面内におけるNLC 分子の特定方向への配向は見られなかった。しかし、冷却後の N*相では偏光角70度で吸光度が最も大きくなったことから、ラビング方向に対しNLC 分子は70 度方向に配向している結果となった。しかし前項の非偏光測定で CN/CH2吸 光度比の減少が見られず、垂直方向に立ち上がるNLC 分子が増加しなかったことと合 わせて考えると、N*相のらせん軸は7 wt%セルのような基板に対し平行方向に傾いてお らず、その傾きは垂直方向に近いと考えられる。
一方、9 wt%セルではBP IIIおよび相転移後のN*相において、どちらも吸光度に有意 差は見られなかったことから、冷却後N*相において基板面内においてNLC分子の特定
方向への配向がないと決定でき、加熱前のN*相と同じNLC分子は基板面に平行方向で あると考えられる。これより冷却後の N*相のらせん軸は基板面に対しほぼ垂直方向で あると考えられる。
分子配向変化の解析より、等方相（5 wt%セル）からの相転移ではN*相にNLC分子 の面内分子配向が現れたが、疑似的等方相（9 wt%セル）からの相転移では面内分子配 向は観察されなかった。5 wt%セルの場合、ラビングされた配向膜からのアンカリング 力の影響を受けてN*相のらせん構造が形成されたと示唆される。しかし9 wt%セルの場 合、NLC分子の二重ねじれの方が配向膜からの影響よりも強かったことと、BP Iのよ うに格子構造を形成していなかったため、冷却後の N*相に面内分子配向が現れず、ら せん軸の傾き変化が観察されなかったと考える。
以上の解析結果から、冷却過程においてN*相への相転移においてBP Iを通さない
5、9 wt%セル中では、加熱前と冷却後で非偏光測定のCN/CH2変化または面内のCN伸
縮振動の吸光度変化が観察されず、BP Iを発現する7 wt%セルでのみ加熱前と冷却後の N*相でNLC分子の吸光度が変化から分子の配向方向が変化し、らせん軸の傾きが観察 されたのは、BP Iを経た相転移のためと考えられる。これより冷却過程におけるN*相 のらせん軸の傾き変化にBP Iの格子構造が影響していることが分かった。