초록 ▼

연구의 목적 및 내용
● 이축성(biaxial) 네마틱(N_b) 상의 배향 특성을 이해하기 위하여 신규성 액정분자의 구조를 설계·합성하고 그 네마틱 상의 이축성을 이미 알려진 실험적 방법과 지금까지 시도된 바 없었던 전기/광학적 방법을 사용하여 조사함으로써 이축성 네마틱상을 발현하는 액정재료의 개발에 일조함
● 맥밀란상(C_M), 이축성 스멕틱 A상(C_P), 극성 스멕틱 A상(SmAP) 등의 배향 특성을 이해하기 위하여 새로운 액정분자의 구조를 설계·합성하고 그 메소

연구의 목적 및 내용
● 이축성(biaxial) 네마틱(N_b) 상의 배향 특성을 이해하기 위하여 신규성 액정분자의 구조를 설계·합성하고 그 네마틱 상의 이축성을 이미 알려진 실험적 방법과 지금까지 시도된 바 없었던 전기/광학적 방법을 사용하여 조사함으로써 이축성 네마틱상을 발현하는 액정재료의 개발에 일조함
● 맥밀란상(C_M), 이축성 스멕틱 A상(C_P), 극성 스멕틱 A상(SmAP) 등의 배향 특성을 이해하기 위하여 새로운 액정분자의 구조를 설계·합성하고 그 메소상을 물리화학적 및 전기/광학적 방법을 사용하여 조사함으로써 이축성 및 극성 스멕틱 A상을 발현하는 액정재료의 개발에 일조함
연구결과
● 다음 세가지 모티브를 적용한 메소젠을 설계하여 새로운 구조의 액정 분자를 합성하여 분광분석법 및 원석분석법으로 구조를 확인후 그 메소상의 특성 및 이축성을 조사하였다.
① Shape Biaxiality: 막대, 디스크 및 평판-형 메소젠을 조합하는 모티브
- 막대-형/디스크-형 메소젠의 조합
- 막대-형/평판-형 메소젠의 조합
② Shape Amphiphilicity: 다른 유형의 메소젠을 조합하는 모티브
- 바나나-형과 Fluorocarbon/Hydrocarbon Micro-block의 조합
- 막대-형과 Fluorocarbon/Hydrocarbon Micro-block의 조합
③ Molecular Biaxiality: 굽은-형 메소젠을 갖는 모티브
- V-형 및 U-형 메소젠
- V-형 메소젠을 주사슬에 갖는 고분자
● 합성한 액정성 분자의 메소상의 특성을 DSC, 편광현미경, X-선회절분석법으로 조사하였다. 또한 복굴절성, 스위칭 전류 반응도, 적외선 이색성 분광분석(IR-dichroism) 및 2차 고조파 발생 (SHG) 측정 등을 포함한 전기-광학적 측정을 수행하였다. 이러한 실험결과를 토대로 메소상의 배열상태에 대한 가능한 모형이 제시되었다.
● 본 과제에서는 네마틱상의 이축성을 규명하기 위하여 다음과 같은 연구를 수행하였다.
① 투과형 타원편광법을 이용한 굴절률 측정을 통한 이축성에 대한 규명
② 온도에 따른 광학적 이방성의 변화를 이용한 상전이 규명
③ 전기/광학적 특성을 통한 단축성 및 이축성에 대한 규명
④ 고분자를 이용한 이축성 네마틱 액정상의 온도범위 확대
연구결과의 활용계획
● 이축성 액정을 발현하는 새로운 분자구조를 설계하고 합성하여 전기/광학적으로 이축성 특성평가 방법의 정립을 통한 구조-성질 상관관계 확립
● 경제 산업적인 측면에서 이축성 네마틱 및 스멕틱 A 상에 관한 연구를 통하여 LCD용 액정 재료 및 광학필름의 기반기술을 확보하고, 고속응답/저전압구동 LCD의 구현에 필요한 새로운 모드의 개발에 활용함으로써 해당 분야의 국내 지식을 선진국 수준으로 유도

Abstract ▼

Purpose&contents
● Validation of the existence of biaxial nematic phase (N_b), which still has not been proven optically since it was theoretically predicted, by means of design and synthesis of the new LC molecules, and investigation of the biaxiality using a new electrooptical techniq

Purpose&contents
● Validation of the existence of biaxial nematic phase (N_b), which still has not been proven optically since it was theoretically predicted, by means of design and synthesis of the new LC molecules, and investigation of the biaxiality using a new electrooptical techniques.
● Achievement in the advancement of the research subject by synthesis of novel LC materials with variation of molecular structures showing the biaxial, polar smectic A phase which so far has hardly been reported since it was theoretically predicted.
Result
● In this project, we have designed and synthesized the novel LC molecules based on three motifs as follows, and investigated their mesomorphic properties including the biaxiality:
① Shape Biaxiality: Motif of combination of rod, disk, and board-like mesogens
- Combo of rod-like/disk-like mesogens
- Combo of rod-like/board-like mesogens
② Shape Amphiphilicity: Motif of combination of different chemical structures
- Combo of banana-shaped mesogens and fluorocarbon/hydrocarbon-microblock
- Combo of rod-like mesogens and fluorocarbon/hydrocarbon-microblock
③ Molecular Biaxiality: Motif of bent-core mesogens
- V-shaped and U-shaped mesogens
- Main chain polymers with V-shaped mesogens
● In this project, mesomorphic properties have been investigated by DSC, polarizing microscopic, and X-ray diffraction measurements. Moreover, we have carried out detailed electro-optical investigation including birefringence, switching current response, IR dichroism, and second-harmonic generation (SHG) measurements. On the base of the experimental data plausible models for alignments of mesophases have been proposed.
● In order to claim the acquisition of the obvious optical evidence for the existence of Nb phases, we have attempted electro-optical measurements to attain the two optic axises of the Nb phase as followings:
① Optical transmittance as a function of applying voltage
② Dielectric anisotropy as a function of temperature
Expected Contribution
● Establishment of the structure-property relationship through synthesis of novel LC materials, and investigation of the biaxality of their mesophases.
● In the view of academic point, domestic improvement in basic science knowledge to be the internationally advanced level by learning the fundamental technologies for novel LC materials concerned with the biaxial/polar mesophases.
● In the view of industrial point, applications for development of the new LC-modes with a rapid/low-voltage response as well as the high-performance optical films with birefringence compensation.

목차 Contents

• 중견연구자지원사업[핵심연구] 최종보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구계획 요약문 ... 4
• 1. 국문요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구결과 요약문 ... 5
• 1. 국문요약문 ... 5
• 2. 영문요약문 ... 6
• Ⅲ. 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의개요 ... 7
• 1.1. 연구개발의 목적 ... 7
• 1.2. 연구개발의 필요성 ... 7
• 1.3. 연구개발의 범위 ... 8
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 10
• 2.1. 관련분야의 국내외 기술개발현황 ... 10
• 2.2. 국내외 기술개발현황에서 차지하는 위치 ... 12
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 13
• 3.1. 연구수행 내용 ... 13
• 3.1.1. 신개념 액정재료의 합성 및 특성분석 ... 13
• 3.1.2. 네마틱상의 이축성 규명에 관한 연구 ... 16
• 3.2. 연구수행 결과 ... 24
• 3.2.1. 합성 ... 24
• 3.2.2. 특성분석 ... 35
• 3.2.3. 이축성 네마틱상의 전기/광학적 특성조사 ... 62
• 3.3. 학술지에 게재한 연구수행 결과 ... 65
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 113
• 4.1. 목표 달성도 ... 113
• 4.2. 관련분야 기여도 ... 114
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 115
• 5.1. 추가연구의 필요성 ... 115
• 5.2. 타 연구에의 응용 ... 115
• 5.3. 기업화 추진방안 ... 115
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 116
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 117
• 8. 참고문헌 ... 117
• 9. 연구성과 ... 121
• 10. 기타사항 ... 125