筑波大,マイクロ球体の円偏光の角度依存性を実証

筑波大学は,キラルな側鎖を持つπ共役ポリマーの自己組織化により,巨大な非対称強度で円偏光発光(Circularly Polarized Luminescence,CPL)を示す有機マイクロ球体を作製することに成功した(ニュースリリース)。

円偏光は,立体視デバイスや量子コンピューター等への応用が期待されており,らせん分子集合体は,その光源として近年盛んに研究が行なわれている。らせんという1次元的な集積秩序の原理上,CPLには角度依存性があることが予測されているが,実際に分子集合体を用いたCPLの角度依存性は実証されてこあなかった。

これには,従来知られているらせん分子集合体はCPLの非対称強度が低く,また集合体の機械的な強度が弱いため,1つの分子集合体に着目した発光異方性の実証が困難であったという背景があった。

今回,研究グループは,キラルな側鎖を持つπ共役ポリマーの自己組織化により,巨大な非対称強度でCPLを示す有機マイクロ球体を作製することに成功した。また,このマイクロ球体は,外形は等方的な球体形状であるにも関わらず,内部に,ねじれ双極型配向と呼ばれる異方的ならせん分子配向が形成していることを見いだした。さらに,マイクロ球体1粒子の角度分解CPLを計測した結果,分子配向方向に対するCPLの角度依存性の実験的な実証に成功した。

今回作製したマイクロ球体は,異方的に巨大な円偏光を放出するマイクロメートルスケールのキラル光源として機能することから,高輝度液晶ディスプレー用光源や3Dディスプレーなどへの応用が考えられるという。また,球体の大きさやらせん配向の周期を調整することで,異なるねじれ配向構造を誘起し,さらなる機能が発現できる可能性があるとする。

さらに,数マイクロメートルという微小さと強いキラリティを併せもつマイクロ球体は,キラルな物質が左右円偏光に対して示す性質やトポロジカル欠陥構造の学理を研究する上で格好の対象であり,材料化学から基礎物理・光学に大きな発展をもたらすことが期待されるとしている。

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