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π電子系が結晶中で一軸回転する分子コマによる有機結晶材料と複屈折の制御方法 コモンズ

国内特許コード P100000683
整理番号 K030P16
掲載日 2010年5月14日
出願番号 特願2010-095345
公開番号 特開2011-225473
登録番号 特許第5274506号
出願日 平成22年4月16日(2010.4.16)
公開日 平成23年11月10日(2011.11.10)
登録日 平成25年5月24日(2013.5.24)
発明者
  • ▲瀬高▼ 渉
  • 山口 健太郎
出願人
  • 独立行政法人科学技術振興機構
発明の名称 π電子系が結晶中で一軸回転する分子コマによる有機結晶材料と複屈折の制御方法 コモンズ
発明の概要

【課題】物質の組成が一定であるが温度などにより複屈折の大きさが変化する有機結晶材料、および試料の厚みを変化させることなく所望の光学特性材料の設計が可能で、有機結晶内部で分子の部分構造の分子運動モードを連続的に変化させることで任意の複屈折値を得ることができる新規な有機結晶材料とそれを用いた複屈折の制御方法の提供。
【解決手段】下記式(I)で表わされる分子コマの結晶からなり、熱により連続的に複屈折変化を示す有機結晶材料。

(式中、E1はケイ素原子等の第14族原子を示し、Aはフェニレン基等の2価の芳香族基を示す。nは6~12の整数を示す。)
【選択図】なし

従来技術、競合技術の概要


従来、光など電磁波の進路を曲げたり速度を減速したりする屈折性は、レンズや光通信関連素子など光学材料に広く利用されている。



そして透明材料の中でも結晶や配向性材料の多くは物質内部の分子や原子の配向に異方性があり、光学性二軸材料として複屈折性を示す。複屈折性は結晶など物質の配向に異方性が存在するときに発現する普遍的な物性であり、偏光プリズムや波長板など基本的なオプティクス材料に利用されている。



有機結晶は一般に対称性が低く、比較的大きな複屈折性を示す。複屈折を制御する技術として、例えば、これまでに数種の有機高分子において配向をガラス状態にすることで複屈折を小さくすることが実現されている。また、液晶化合物においても分子配向を制御することで複屈折制御が実現されている。また、有機結晶における2つの構造間の相転移を利用した複屈折の温度によるスイッチも報告されている(非特許文献1)。

産業上の利用分野


本発明は、π電子系が結晶中で一軸回転する分子コマによる有機結晶材料と複屈折の制御方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
下記式(I)で表わされる分子コマの結晶からなり、熱により連続的に複屈折変化を示す有機結晶材料。
【化学式1】


(式中、E1は炭素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子、スズ原子、および鉛原子から選ばれるいずれかの原子を示す。Aは下記式(i)~(iii):
【化学式2】


(式中、E2~E5はそれぞれ独立に炭素原子または窒素原子を示し、窒素原子は合計で2つ以下である。R1~R4はそれぞれ独立にE2~E5の炭素原子に結合する水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、メチル基、および水酸基から選ばれるいずれかの基を示す。)
【化学式3】


(式中、E6~E11はそれぞれ独立に炭素原子または窒素原子を示し、窒素原子は1つの六員環あたり合計で2つ以下である。R5~R10はそれぞれ独立にE6~E11の炭素原子に結合する水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、メチル基、および水酸基から選ばれるいずれかの基を示す。)
【化学式4】


(式中、E12~E19はそれぞれ独立に炭素原子または窒素原子を示し、窒素原子は1つの六員環あたり合計で2つ以下である。R11~R18はそれぞれ独立にE12~E19の炭素原子に結合する水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、メチル基、および水酸基から選ばれるいずれかの基を示す。)で表されるいずれかの2価の芳香族基を示す。nは6~12の整数を示す。)

【請求項2】
下記式(II)で表わされる分子コマの結晶からなり、熱により連続的に複屈折変化を示す有機結晶材料。
【化学式5】


(式中、E1は炭素原子、ケイ素原子、ゲルマニウム原子、スズ原子、および鉛原子から選ばれるいずれかの原子を示す。Aは下記式(i)~(iii):
【化学式6】


(式中、E2~E5はそれぞれ独立に炭素原子または窒素原子を示し、窒素原子は合計で2つ以下である。R1~R4はそれぞれ独立にE2~E5の炭素原子に結合する水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、メチル基、および水酸基から選ばれるいずれかの基を示す。)
【化学式7】


(式中、E6~E11はそれぞれ独立に炭素原子または窒素原子を示し、窒素原子は1つの六員環あたり合計で2つ以下である。R5~R10はそれぞれ独立にE6~E11の炭素原子に結合する水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、メチル基、および水酸基から選ばれるいずれかの基を示す。)
【化学式8】


(式中、E12~E19はそれぞれ独立に炭素原子または窒素原子を示し、窒素原子は1つの六員環あたり合計で2つ以下である。R11~R18はそれぞれ独立にE12~E19の炭素原子に結合する水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、メチル基、および水酸基から選ばれるいずれかの基を示す。)で表されるいずれかの2価の芳香族基を示す。nは6~12の整数を示す。)

【請求項3】
請求項1または2に記載の有機結晶材料に熱を作用させ、有機結晶材料の複屈折を温度に応じた値に調整することを特徴とする複屈折の制御方法。

【請求項4】
請求項1または2に記載の有機結晶材料の複屈折から、分子運動モードを考察する方法。
産業区分
  • 有機化合物
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
参考情報 (研究プロジェクト等) さきがけ 物質と光作用 領域
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