研究業績（有機光エレクトロニクス研究室、下川）

下川弘人

修士論文：「液晶分子再配列型フォトリフラクティブ効果の高分子複合効果」

論文概要

フォトリフラクティブ効果は、光導電性と電気光学効果の共存する材料において、光強度の空間的分布によって局所的に屈折率が変化する現象である。このフォトリフラクティブ効果は、有機結晶、高分子複合体、液晶で見出されている。

　有機材料は、多彩な分子設計技術と大面積化が容易であり、フォトリフラクティブ効果の応用に必要な種々の特性を達成できる可能性がある。

高分子複合体では、高効率であるものが開発されているが、数十(V/μm)という非常に高い電界の印加が必要であるという欠点を持っている。液晶では、低い電界で高い効率を得られるが、解像度が低く数十から数百(μm)という大きな格子周期のものしか形成できないという欠点を持っている。

我が研究室では、すでに低分子液晶、高分子材料、光導電性増感剤からなる複合体液晶がフォトリフラクティブ効果を示すことを見出している。液晶のフォトリフラクティブ効果は、主に、分子再配列による複屈折に起因しており、我々は、その特性が高分子の添加によって向上することを明らかにしてきた。

本研究では、この液晶フォトリフラクティブ材料のモルフォロジーがイオン伝導を制御できる可能性があると考え、高分子と液晶が相分離したPDLCと相溶したPDLCCを比較することによる特性の違いについて検討した。また、PDLCのドロップレットサイズを変化させることでの特性比較も行った。

まず、PDLCとPDLCCを比較した場合では、どちらにおいても屈折率変化量は、高分子濃度が高くなるにつれて向上し、電界強度依存性や応答時間特性は複合体のモルフォロジーに強く依存した。また、PDLCに比べPDLCCの方が低電界で高い屈折率変化量が得られた。PDLCのドロップレットサイズを変化させた場合では、PDLCとPDLCCを比較した場合と同じように、高分子濃度が高くなるにつれて屈折率変化量は向上し、電界強度依存性や応答時間特性はドロップレットサイズに強く依存していた。また、ドロップレットサイズの大きいほうが、低電界で高効率が得られた。

これらの結果より、液晶フォトリフラクティブ材料のモルフォロジーは液晶と高分子が相分離して高分子障壁などができているものよりも、相溶して阻害されるものが少ないほうがよりイオンの伝導が起こりやすいことがわかった。また、PDLCのドロップレットサイズを変化させた場合の測定結果より、イオンの伝導は、PDLCのドロップレットサイズを変化させることで制御できるということが実証された。

（査読論文）

1.
Photorefractive liquid crystal-polymer dispersion with different morphology.
H. Ono, H. Shimokawa, A. Emoto and N. Kawatsuki
J. Appl. Phys. 94 (2003) 23-30.

2. Effects of droplet size on photorefractive properties of polymer dispersed liquid crystals.
H. Ono, H. Shimokawa, A. Emoto and N. Kawatsuki
Polymer, 44 (2003) 7971-7978.

（口頭発表）

1. ２００１年１０月　電子情報通信学会信越支部大会予稿集
液晶・高分子複合体を用いたフォトリフラクティブ材料へのRaman-Nath回折格子書き込み特性
下川弘人、北村恵子、小野浩司、中嶋久幸、川月喜弘

2. ２００１年１２月　応用物理学会北陸・信越支部学術講演会予稿集
フォトリフラクティブ液晶高分子複合体の Raman-Nath 回折
下川弘人、北村恵子、小野浩司、中嶋久幸、川月喜弘

3. ２００２年３月　第４９回応用物理学関係連合講演会予稿集（第３分冊）
フォトリフラクティブ液晶高分子複合体のモルフォロジーと Raman-Nath 書き込み特性
下川弘人、小野浩司、川月喜弘

4. ２００２年６月　電子通信学会技術研究報告
液晶フォトリフラクティブ材料への回折格子書き込み特性に及ぼす高分子複合効果
下川弘人、小野浩司、川月喜弘

5. ２００２年９月　第６３回応用物理学関係連合講演会予稿集（第３分冊）
フォトリフラクティブ液晶高分子複合体の電界駆動方式の影響
下川弘人、Farisha Helmi Musutapha、小野浩司、川月喜弘

6. ２００２年１０月　液晶討論会予稿集
フォトリフラクティブ液晶高分子複合体の特性に及ぼすモルフォロジーの影響
下川弘人、小野浩司、川月喜弘

7. ２００３年３月　第５０回応用物理学関係連合講演会予稿集（第３分冊）
フォトリフラクティブＰＤＬＣの特性に及ぼすドロップレットサイズの影響
下川弘人，小野浩司，川月喜弘

1.	Photorefractive liquid crystal-polymer dispersion with different morphology. H. Ono, H. Shimokawa, A. Emoto and N. Kawatsuki J. Appl. Phys. 94 (2003) 23-30.
2.	Effects of droplet size on photorefractive properties of polymer dispersed liquid crystals. H. Ono, H. Shimokawa, A. Emoto and N. Kawatsuki Polymer, 44 (2003) 7971-7978.

1.	２００１年１０月　電子情報通信学会信越支部大会予稿集液晶・高分子複合体を用いたフォトリフラクティブ材料へのRaman-Nath回折格子書き込み特性下川弘人、北村恵子、小野浩司、中嶋久幸、川月喜弘
2.	２００１年１２月　応用物理学会北陸・信越支部学術講演会予稿集フォトリフラクティブ液晶高分子複合体の Raman-Nath 回折下川弘人、北村恵子、小野浩司、中嶋久幸、川月喜弘
3.	２００２年３月　第４９回応用物理学関係連合講演会予稿集（第３分冊）フォトリフラクティブ液晶高分子複合体のモルフォロジーと Raman-Nath 書き込み特性下川弘人、小野浩司、川月喜弘
4.	２００２年６月　電子通信学会技術研究報告液晶フォトリフラクティブ材料への回折格子書き込み特性に及ぼす高分子複合効果下川弘人、小野浩司、川月喜弘
5.	２００２年９月　第６３回応用物理学関係連合講演会予稿集（第３分冊）フォトリフラクティブ液晶高分子複合体の電界駆動方式の影響下川弘人、Farisha Helmi Musutapha、小野浩司、川月喜弘
6.	２００２年１０月　液晶討論会予稿集フォトリフラクティブ液晶高分子複合体の特性に及ぼすモルフォロジーの影響下川弘人、小野浩司、川月喜弘
7.	２００３年３月　第５０回応用物理学関係連合講演会予稿集（第３分冊）フォトリフラクティブＰＤＬＣの特性に及ぼすドロップレットサイズの影響下川弘人，小野浩司，川月喜弘