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» 2022年03月01日 09時30分 公開

化学ボロフェンによる「無機液晶デバイス」を開発350℃の高温でも液晶状態を保持

東京工業大学は、神奈川県立産業技術総合研究所と共同で、化学ボロフェンによる「無機液晶デバイス」を開発した。この材料は350℃という高温でも液晶状態を保持できるという。

[馬本隆綱,EE Times Japan]

ホウ素と酸素、アルカリ金属からなる無機物だけで形成

 東京工業大学科学技術創成研究院の神戸徹也助教と山元公寿教授らの研究グループは2022年2月、宍戸厚教授や久保祥一准教授らの研究グループおよび、神奈川県立産業技術総合研究所のYan Dongwan博士研究員と共同で、化学ボロフェンによる「無機液晶デバイス」を開発したと発表した。この材料は350℃という高温でも液晶状態を保持できるという。

 研究グループは今回、ホウ素単原子層物質であるボロフェンに着目。研究グループはこれまで、ボロフェンに類似した、単層のホウ素ネットワーク構造を有する新規材料(化学ボロフェン)を合成することに成功していた。

 化学ボロフェンは、ホウ素と酸素、アルカリ金属からなる無機物で、二次元的に広がった大きな形状異方性を備えている。液体状態でも部分的に結晶性が保持されるため、液晶状態の発現が期待されていたという。

 今回の研究により、合成した化学ボロフェンを加熱処理すると、結晶性が低下して流動性が発現し、液晶化することを発見した。分析した結果、ボロフェンの末端部位が脱水反応によって液晶化することが分かった。

偏光顕微鏡による化学ボロフェン液晶の観察像 出所:東京工業大学

 開発した化学ボロフェンからなる液晶の大きな特長として2つ挙げる。1つは「構成元素が炭素を利用しない無機物である」こと、もう1つは「構成要素が二次元原子層物質である」ことだ。これらの特長から、350℃の高温でも液晶状態が保持できることが分かった。試作した光学デバイスに電圧を印加し評価したところ、有機材料による液晶では通常動作しない過酷な温度環境でも利用できることを確認した。

化学ボロフェンによる無機液晶の熱変化挙動 出所:東京工業大学

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