研究業績（応用波動光学研究室、志村礼）

志村礼

修士論文：「キラル分子添加による捩れ光配向回折格子液晶セル形成と光学特性」

論文概要

近年、光エレクトロニクス分野において光記録や光通信などに用いる光学デバイスの高機能化が求められている。複合的な機能を有した光学素子の一つとして回折光学素子が挙げられる。回折光学素子は光の振幅、位相など、さまざまな光のパラメータを制御する機能を有し、光記録や光情報伝送などの分野において幅広く応用されている。それに伴い、液晶の光学異方性を利用した偏光制御機能を有する回折光学素子が検討されており、様々な表面パターニングを施した配向膜による分子配向制御に関する研究が行われている。その中でも光配向膜は光波を照射することによって、膜表面に異方性を誘起できる材料であり、光波の干渉パターンにより、異方性の空間分布を記録する事が可能である。
我々の研究室ではこれまで、光架橋性高分子液晶（Photocrosslinkable polymer liquid crystal; PCLC）を光配向膜に利用して、種々の特性を持つ偏光回折格子を作製し、その回折特性を評価してきた。PCLCは、代表的な光配向膜であるポリビニールシンナメート（poly (vinylcinnamate); PVCi）に比べ、強い配向規制力を有し、高い耐熱性があるため、液晶分子の配列を制御する配向膜として優れた材料といえる。そこで、PCLCを光配向膜として用いた回折格子液晶セルの研究を行っている。回折格子液晶セルは、液晶分子の配向構造を設計・制御することで多様な偏光制御機能を有する回折格子となるだけでなく、低分子液晶の電界依存性を利用した電界スイッチ機能を有する回折格子が形成できる。このことから回折格子液晶セルは高機能な回折光学素子への応用が期待できる。
本研究では、低分子液晶にキラル分子を添加することで、配向膜のみならず、セル内部の配向構造も制御することで、従来の回折格子液晶セルとは異なる回折特性を有する素子の作製を試みた。そこで、キラル分子C15の添加量を低分子液晶5CBに対して、0 ~ 10 wt%まで変えた回折格子液晶セルを作製し、セル内の捩れ配向構造をFrankの弾性理論に基づいた配向分布計算により評価し、その光学特性からキラル分子の添加効果を検証した。その結果、キラル分子の添加量に比例して、ディスクリネーションラインの位置が変化していくことが確認できた。また、回折特性の入射偏光方位依存性がシフトすることが分かった。これらの結果は、フランクの弾性理論に基づいた配向分布から計算した結果と概ね一致することが確認できた。

（査読論文）

1.
Alignment structures and diffraction properties of chiral nematic liquid crystal cells with periodically patterned photoalignment films, T. Sasaki, R. Shimura, K. Kawai, K. Noda, M. Sakamoto, N. Kawatsuki and H. Ono, Jpn. J. Appl. Phys. 55 (2016) 012001.

（口頭発表）

1.
電子情報通信学会信越支部大会（2013年10月5日、長岡技術科学大学）
光架橋性高分子液晶を用いた捩れ光配向液晶セル形成におけるキラル分子添加効果
志村礼、河合孝太郎、佐々木友之、野田浩平、川月喜弘、小野浩司

2.
Optics & Photonics Japan (OPJ2014)　（11月5日～7日、筑波大学東京キャンパス）
光架橋性高分子液晶を用いた捩れ回折格子液晶セル形成におけるキラル分子添加効果
志村礼、河合孝太郎、佐々木友之、野田浩平、川月喜弘、小野浩司

3.
The 2nd Asian Conference on Liquid Crystals（1月19日～21日、釜山）
Diffraction Properties of Grating Liquid Crystal Cells Doped Chiral Molecules Using Photocrosslinkable Polymer Liquid Crystals
R. Shimura, K. Kawai, T. Sasaki, K. Noda, N. Kawatsuki and H. Ono

4.
第62回応用物理学会春季学術講演会（3月11日-14日、東海大学　湘南キャンパス）
光架橋性高分子液晶を用いた回折格子液晶セル形成と回折特性のキラル分子添加効果
志村礼、河合孝太郎、佐々木友之、野田浩平、川月喜弘、小野浩司

5.
日本液晶学会討論会（9月7日～9日、東工大)
キラルネマチック液晶を用いた捻れ配向回折格子液晶セルの配向欠陥形成
志村礼、河合孝太郎、佐々木友之、坂本盛嗣、野田浩平、川月喜弘、小野浩司
6.
第63回応用物理学会春季学術講演会（3月19日-22日、東工大　大岡山キャンパス）
光架橋性高分子液晶を用いて作製されたキラル分子添加回折格子液晶セルの回折特性制御
志村礼、河合孝太郎、坂本盛嗣、野田浩平、佐々木友之、川月喜弘、小野浩司

1.	電子情報通信学会信越支部大会（2013年10月5日、長岡技術科学大学）光架橋性高分子液晶を用いた捩れ光配向液晶セル形成におけるキラル分子添加効果志村礼、河合孝太郎、佐々木友之、野田浩平、川月喜弘、小野浩司
2.	Optics & Photonics Japan (OPJ2014)　（11月5日～7日、筑波大学東京キャンパス）光架橋性高分子液晶を用いた捩れ回折格子液晶セル形成におけるキラル分子添加効果志村礼、河合孝太郎、佐々木友之、野田浩平、川月喜弘、小野浩司
3.	The 2nd Asian Conference on Liquid Crystals（1月19日～21日、釜山） Diffraction Properties of Grating Liquid Crystal Cells Doped Chiral Molecules Using Photocrosslinkable Polymer Liquid Crystals R. Shimura, K. Kawai, T. Sasaki, K. Noda, N. Kawatsuki and H. Ono
4.	第62回応用物理学会春季学術講演会（3月11日-14日、東海大学　湘南キャンパス）光架橋性高分子液晶を用いた回折格子液晶セル形成と回折特性のキラル分子添加効果志村礼、河合孝太郎、佐々木友之、野田浩平、川月喜弘、小野浩司
5.	日本液晶学会討論会（9月7日～9日、東工大) キラルネマチック液晶を用いた捻れ配向回折格子液晶セルの配向欠陥形成志村礼、河合孝太郎、佐々木友之、坂本盛嗣、野田浩平、川月喜弘、小野浩司
6.	第63回応用物理学会春季学術講演会（3月19日-22日、東工大　大岡山キャンパス）光架橋性高分子液晶を用いて作製されたキラル分子添加回折格子液晶セルの回折特性制御志村礼、河合孝太郎、坂本盛嗣、野田浩平、佐々木友之、川月喜弘、小野浩司