研究者業績

杉村 明彦

スギムラ アキヒコ  (Akihiko Sugimura)

基本情報

所属
大阪産業大学 デザイン工学部情報システム学科 教授
(兼任)産業研究所長
(兼任)デザイン工学部長
学位
工学博士(大阪府立大学)

研究者番号
90145813
J-GLOBAL ID
200901076584950417
researchmap会員ID
1000107924

外部リンク

委員歴

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論文

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  • Rauzah Hashim, N. Idayu Zahid, T. S. Velayutham, Nurul Fadhilah Kamalul Aripin, Shigesaburo Ogawa, Akihiko Sugimura
    Journal of Oleo Science 67(6) 651-668 2018年  査読有り招待有り
    Also recognized as carbohydrate liquid crystals, glycolipids are amphiphiles whose basic unit comprises of a sugar group attached to an alkyl chain. Glycolipids are amphitropic, which means these materials form liquid crystal self-assemblies when dry (thermotropic) as well as when dissolved in solvents (lyotropic/surfactants) such as water. Many glycolipids are also naturally derived since these can be found in cell membranes. Their membrane and surfactant functions are largely understood through their lyotropic properties. While glycolipids are expected to play major roles as eco-friendly surfactants in the global surfactant market, their usefulness as thermotropic liquid crystal material is, to date, unknown, due to relatively lack of research performed and data reported in the literature. Understandably since glycolipids are hygroscopic with many hydroxy groups, removing the last trace water is very challenging. In recent time, with careful lyophilization and more consistent characterization technique, some researchers have attempted serious studies into “dry” or anhydrous glycolipids. Motivated by possible developments of novel thermotropic applications, some results from these studies also provide surprising new understanding to support conventional wisdom of the lyotropic systems. Here we review the dry state of glycosides, a family of glycolipids whose sugar headgroup is linked to the lipid chain via a glycosidic oxygen linker. The structure property relationship of both linear and anhydrous Guerbet glycosides will be examined. In particular, how the variation of sugar stereochemistry (e.g. anomer vs. epimer), the chain length and chain branching affect the formation of thermotropic liquid crystals phases, which not only located under equilibrium but also far from equilibrium conditions (glassy phase) are scrutinized. The dry glycolipid assembly has been subjected to electric and magnetic fields and the results show interesting behaviors including a possible transient current generation.
  • Rauzah Hashim, Akihiko Sugimura, Hock-Seng Nguan, Matiur Rahman, Herbert Zimmermann
    JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS 146(8) 084702-1-084702-8 2017年2月  査読有り
    A static deuterium nuclear magnetic resonance ((HNMR)-H-2) technique (magnetic field, B = 7.05 T) was employed to monitor the thermotropic lamellar phase of the anhydrous 1:1 mixture sample of octyl-b-D-glucoside (beta OG) and that of partially deuterium labelled at the alpha position on the chain, i.e., beta OG-d(2). In the absence of an electric field, the H-2 NMR spectrum of the mixture gives a typical quadrupolar doublet representing the aligned lamellar phase. Upon heating to beyond the clearing temperature at 112 degrees C, this splitting converts to a single line expected for an isotropic phase. Simultaneous application of magnetic and electric fields (E = 0.4 MV/m) at 85 degrees C in the lamellar phase, whose direction was set to be parallel or perpendicular to the magnetic field, resulted in the change of the doublet into a single line and this recovers to the initial doublet with time for both experimental geometries. This implies E- and B-field-induced phase transitions from the lamellar to an isotropic phase and a recovery to the lamellar phase again with time. Moreover, these phase transformations are accompanied by a transient current. A similar observation was made in a computational study when an electric field was applied to a water cluster system. Increasing the field strength distorts the water cluster and weakens its hydrogen bonds leading to a structural breakdown beyond a threshold field-strength. Therefore, we suggest the observed field-induced transition is likely due to a structure change of the (ss)OG lamellar assembly caused by the field effect and not due to Joule heating.
  • Akihiko Sugimura, Geoffrey R. Luckhurst
    PROGRESS IN NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY 94-95 37-74 2016年5月  査読有り
    There have been many investigations of the alignment of nematic liquid crystals by either a magnetic and/or an electric field. The basic features of the important hydrodynamic processes for low molar mass nematics have been characterized for the systems in their equilibrium and non-equilibrium states. These have been created using electric and magnetic fields to align the director and deuterium nuclear magnetic resonance (H-2 NMR) spectroscopy has been used to explore this alignment. Theoretical models based on continuum theory have been developed to complement the experiments and found to describe successfully the static and the dynamic phenomena observed. Such macroscopic behaviour has been investigated with H-2 NMR spectroscopy, in which an electric field in addition to the magnetic field of the spectrometer is used to rotate the director and produce a non-equilibrium state. This powerful technique has proved to be especially valuable for the investigation of nematic liquid crystals. Since the quadrupolar splitting for deuterons observed in the liquid crystal phase is determined by the angle between the director and the magnetic field, time-resolved and time-averaged H-2 NMR spectroscopies can be employed to investigate the dynamic director alignment process in a thin nematic film following the application or removal of an electric field. In this article, we describe some seminal studies to illustrate the field-induced static and dynamic director alignment for low molar mass nematics. (C) 2016 Elsevier B.V. All rights reserved.
  • I. Bayach, V. Manickam Achari, W. F. N. Wan Iskandar, A. Sugimura, R. Hashim
    LIQUID CRYSTALS 43(10) 1503-1513 2016年  査読有り
    We applied density functional theory to study octyl-D-xyloside isomers in order to explain the features responsible for the liquid crystal mesophases. Compared to a glucoside, the xylose headgroup has a proton instead of the hydroxymethyl group on C5. Thus, a xyloside has a reduced headgroup volume that renders it less hydrophilic. Our results have shown that the xylose headgroup may adopt stable pyranose and furanose conformations, which may lead to different effective headgroup hydrophilicities. These features are probably responsible for forming two non-equivalent inverse micelles, which are self-assembled into a cubic discontinuous phase with a space group of Fd3m commonly found for xylosides. While different factors are responsible for controlling the relative stability of each isomer, the role of intramolecular hydrogen bonding was highlighted for the investigated single molecule. The polarisable continuum model was used to take into account the solvent effect in order to understand the molecular behaviour in very polar systems. Results from calculations carried out in gas phase were used for comparative purposes. The molecular electrostatic potential calculations for these xylolipids demonstrate sugar amphoterism, which is implicated in the heterogeneity nature of lipid self-assembly. [GRAPHICS]
  • Daichi Hamasuna, Rauzah Hashim, Atsuhiro Kasatani, Geoffrey R. Luckhurst, Akihiko Sugimura, Bakir A. Timimi, Herbert Zimmermann
    PHYSICAL REVIEW E 91(6) 062502 2015年6月  査読有り
    The dynamic alignment of the nematic director by near-orthogonal electric and magnetic fields has been investigated. The intermediate states during the relaxation process were found, with the aid of time-resolved deuterium NMR spectroscopy, to be markedly nonuniform. The macroscopic order was perturbed, although the initial and final states of the director appear to be essentially uniform. However, the initial state does have a profound influence on the uniformity of the director in the intermediate states. We have developed a fundamental model based on the effect of spontaneous director fluctuations to explain these unusual NMR observations.

MISC

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  • Akihiko Sugimura, A. A. Vakulenko, A. V. Zakharov
    9TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NANO-MOLECULAR ELECTRONICS 14 102-114 2011年  査読有り
    The nature of the orientational relaxation process of the director, (n) over cap, to its equilibrium orientation, (n) over cap (eq)(r), in a liquid crystal cell has been investigated both experimentally and theoretically. The experiments employ deuterium NMR spectroscopy to investigate the time-resolved field-induced director orientation, and the theory is based on a numerical study of the system of hydrodynamic equations; these include both director motion and fluid flow and take account of backflow. The relaxation time and the influence of the effect of backflow on the orientational relaxation process for a thin nematic film of 4 - n - pentyl -4' - cyanobiphenyl has been investigated for a number of dynamic regimes. Reasonable agreement is observed between the calculated values and experimental results.
  • N. Z. B. M. Rodzi, T. Heidelberg, R. Hashim, A. Sugimura, H. Minamikawa
    9TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NANO-MOLECULAR ELECTRONICS 14 91-95 2011年  査読有り
    Due to the amphiphilicity nature of glycolipids, some are known to exhibits liquid crystals phases both in thermotropic and lyotropic phases. Six different glycolipids have been synthesized using three steps process and their structures have been characterized by H-1-NMR and C-13-NMR in acetylated and deacytelated forms. Their liquid crystals properties were studied using optical polarising microscopy (OPM) and differential scanning calorimetry (DSC). The effect of alpha-methylated tails is compared with those of the straight chain glycolipids. The epimeric effect of the hydroxyl group at the C-4 of the sugar group was also commented. (C) 2010 Published by Elsevier B.V.
  • S. Ishihara, K. Komori, A. Sugimura
    Proceedings of The 21st Int. Disp. Res. Conf./The 8th Int.Disp.Workshops. 173-176 2001年10月  査読有り
    The cell gap dependence of the pretilt angle of a parallel cell has been evaluated for the first time:the smaller the cell gap,the smaller the pretilt angle. Experimental results were accounted for by a mathematical modeling of the dependence of the surface anchoring energy on the cell gap.
  • A. Sugimura, K. Nakamura, T. Miyamoto, P. J. Le Masurier, A. Sugimura, K. Nakamura, T. Miyamoto, P. J. Le Masurier, B. A. Timimi, T. H. Payne, G. R. Luckhurst
    Proceedings of The Fourth International Display Workshops(1997) 65-68 1997年11月  査読有り
    種々の表面アンカリングエネルギ条件下での液晶セル内ダイレクタ分布を、理論的実験的に調べた。実験には、重水素化したネマチック液晶を用いた核磁気共鳴法を用いている。本実験では、液晶セルへの強磁場印加に加えて、可変電界を重複印加することにより、セル内での全トルク制御を行っている。実験により得た共鳴スペクトルを、弾性理論に基づくダイレクタ分布解析により明らかにした。
  • A.Sugimura, H.Sonomura, H. Naito(Osaka, Prefecture Univ, M. Okuda(Osaka Prefecture
    Chemistry of Functional Dyes,edited by Z.Yoshida and T.Kitao 541-544 1989年6月  査読有り

書籍等出版物

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  • (担当:共著)
    技術情報協会 2014年8月
  • (担当:共著)
    電気学会 2013年9月
    本ハンドブックは電気工学に携わる多くの方々からの信頼を得、理工学分野の代表的なハンドブックとしての地位を築いてまいりました。今回の改訂にあたっては、前回の改訂以降の技術革新を反映。すべての工学分野の基礎たるべく、環境・エネルギーから情報通信まで、広範に電気工学の知識を盛り込んだハンドブックとしました。
  • (担当:共著)
    オーム社 2013年
  • A. Sugimura, G. R. Luckhurst(Southampton Univ
    World Scientific 2010年10月
  • A. Sugimura, G. R. Luckhurst, Southampton University, U
    World Scientific & Imperial College Press 2009年10月
    最新の核磁気共鳴分光法を用いた液晶研究成果を集約した著書である。第10章では、電場と磁場を用いた液晶分子の動的挙動の研究成果についてまとめた。特に、重水素化した液晶分子の種々の部位の動きについて、弾性や粘性効果を加えて詳細に調べた理論的・実験的な研究成果を紹介している。
  • 共著 (担当:共著)
    シーエムシー出版 2008年1月
    本書は近年活発化する有機デバイスとして、その代表例として有機EL、有機太陽電池をはじめとする光デバイスの作製に用いられる薄膜作製技術と有機トランジスタ、センサーなどの電子デバイスの作製に用いられる薄膜作製技術を取り上げ、薄膜形成法として、大きくドライプロセスとウェットプロセスに分けてデバイス作製の例を紹介している。さらに、薄膜の評価技術、有機材料の薄膜作製の特性などを含めた「有機薄膜作製技術」の最新技術を紹介している。
  • 電気学会編 (担当:共著)
    オーム社 2007年2月
  • 杉村明彦
    有機ナノ界面制御素子研究グループ討論集(応用物理学会) 2006年10月
  • 共著 (担当:共著)
    朝倉書店 2006年9月
    現代の情報化社会を支える電子機器は物性の基礎の上に材料やデバイスが発展している。本書は機械系・バイオ系にも視点を広げながら”材料の説明だけでなく,その機能をいかに引き出すか”という観点で記述する総合事典。
  • 岩本光正, 業大, 小野田光宣, 工藤一浩, 杉村明彦 (担当:共著)
    電気学会・オーム社 2004年9月
    本書は、電気・電子工学を学ぶ学生にとって重要な基礎科目である電気・電子工学を最近のソフト材料も含めて基礎から紹介している。本書は、電気・電子工学や物理学を専攻する学生や技術者のみならず、化学や材料工学に関係の深い人々や、固体電子材料の基礎を学んだ電気・電子工学や物理学を専攻した学生が有機材料について学ぶのに役立つ。
  • 共著 (担当:共著)
    日本表面科学会編・エヌ・ティー・エス出版 2004年6月
    日本表面科学会の編集により、表面科学を総合的に網羅する便覧・ハンドブックとして出版された。内容は、基礎編、基礎技術編、応用編に分かれており、有機材料の設計・作製及び評価の章の液晶アンカリング(プレチルト角評価を含む)を担当した。
  • 杉村明彦
    月刊ディスプレイ 2004年1月
    月刊 ディスプレイ誌の液晶紳士随想百選録では、今日の液晶ディスプレイ産業を築き上げた人達の軌跡や履歴等を連載している。今回、同誌の百選録で、杉村の液晶研究に携わってきた30年の軌跡を紹介した。
  • 杉村明彦, 内藤裕義
    有機ナノ界面制御素子研究グループ討論集(応用物理学会)、Nice 2004年1月
    応用物理学会分科会「有機ナノ界面制御素子研究グループ」の巻頭言に、有機エレクトロニクスにおける液晶界面研究の重要性を紹介し、その国内外における研究動向と将来に向けた基礎研究の方向性について述べた。
  • 杉村明彦
    液晶(日本液晶学会誌) 2003年4月
    液晶学会誌では、日本国内で液晶研究に携わっている研究室を紹介している。今回、本研究室紹介の依頼があり、本研究室(液晶情報科学研究室)の歴史・研究内容・学生教育等について記述した。
  • A.Sugimura, G.R. Luckhurst, Southampton U (担当:共著)
    Elsevier 2003年4月
    液晶ダイレクタ及び分子の静的・動的振る舞いを調べるための新たな手法として、近年著者らにより開発された、電界重複印加による重水素化核磁気共鳴法について紹介している。本論では、薄膜液晶(ネマチック相)の連続体理論・流体力学理論に基づく核磁気共鳴信号の理論解析法についても紹介すると共に、外場としての電場・磁場・表面エネルギの実験的解析法を紹介している。
  • 杉村明彦
    電気学会技術報告 第910号 2003年2月
    有機分子素子工学の展開と最新動向の中で液晶性物質を用いたナノ分子素子への研究開発が国内外共に盛んに行われている。これらの研究開発の中で、液晶分子の外場応答に対する詳細な知見が求められている。本解説では、本研究室で開発した電場重複印加による重水素化核磁気共鳴法を用いた液晶分子サイトの動的挙動測定法について紹介した。
  • 杉村明彦, 内藤裕義 (担当:共著)
    "電気学会論文誌A," 2001年7月
    有機分子素子工学の中で液晶性物質は、重要な役割を担っている。本解説記事では、液晶界面でのネマチックダイレクタ配向の弾性理論に基づく新たな取り扱い、およびスメクチック液晶の界面誘起パターン形成に関する紹介を行った。
  • D.A.Dumur, A.Fukuda, G.R.Luckhurst, A.Sugimura (担当:共著)
    The Institution of Electrical Engineers (United Kingdom) 2000年12月
    The demand for liquid crystals with better display parameters and lower power consumption has stimulated much research into their properties and characterisation. A large team of over 50 leading researchers from the USA, Europe and Japan have focused their expertise to extract and review data on a wide range of properties of nematics, including those which are essential to the development of all types of liquid crystal device. Where appropriate these properties are also explained with expert commentary. The book is fully illustrated and structured for reference.
  • 杉村明彦他 (担当:共著)
    電気学会・オーム社 2000年10月
    電気工学ハンドブック(第6版)は, すべての工学分野の基礎として幅広くエネルギーから情報まで広がる電気工学の内容を網羅するために, 電気学会の四つの部門が分担して編を構成し, 各分野の最近の進歩をもれなくその範囲に収めた。
  • A.Sugimura, G.R.Luckhurst(Southampton U (担当:共著)
    "M.C.L.C.,Gordon and Breach Science Publishers (USA)" 2000年10月
  • A.Sugimura, G.R.Luckhurst(Southampton U (担当:共著)
    "M.C.L.C.,Gordon and Breach Science Publishers (USA)" 2000年10月
  • 杉村明彦他 (担当:共著)
    電子情報通信学会・オーム社 1998年10月
    電子情報通信学会が電子情報通信分野における科学技術用語の説明を網羅したハンドブック。
  • 杉村明彦, 欧陽 鐘燦
    応用物理 1995年3月
    通常、ネマチック液晶は、巨視的を反転対称性を有するため、非線形光学特性を示さをい。しかし、外部印加電圧により弾性ひずみが生じた場合、巨視的を反転対称性が崩れ、ネマチック液晶は、非線形光学特性を示す。 この非線形光学効果に基づく、ネマチック液晶の光学応答(異常過渡光電流)の実験結果および光整流効果に基づく理論的を 解析を紹介した。

講演・口頭発表等

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