光刺激と化学刺激の多重協働活性化を活用した高機能材料群の創成

利用光刺激和化学刺激的多重协同激活创建一组高功能材料

基本信息

批准号：
21K05181
负责人：
正井宏
金额：
$ 2.75万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

光加工性材料は大面積に対するマイクロスケールの精密加工や遠距離からの加工が可能という点で高い汎用性を有し、医療・電子・プロセス高額など多岐にわたる分野での応用が期待されている。しかし、光加工可能な材料は光に不安定という根源的なトレードオフ問題を抱えていた。本研究では、この問題を解決するための方法論として、光のみではなく化学刺激の共存下でのみ加工可能な「多重協働活性化」を着想した。加工時には光と化学刺激を用いた多重協働活性化によって光加工を行いつつ、加工後は化学刺激を除去することで、光加工性と光に対する安定性を両立可能である。本年度は、π共役骨格を拡張したアリールケイ素化合物における、塩化水素と紫外光との協働活性化に基づく炭素ケイ素結合の開裂反応を利用した、協働的な材料加工を実現した。ケイ素化合物を架橋剤としたゲル材料は、塩化水素と紫外光を作用させることで架橋点が開裂し、ゾル化に伴う材料分解性を示した。塩化水素を含むゲルに対して、フォトマスクを用いた光照射を行ったところ、マスクパターンを反映した局所的な分解を示し、材料を望みの形状に加工可能であることが明らかとなった。材料加工後に酸を除いた条件で光安定性を評価したところ、環境光下でも高い安定性を有することが示された。加えて、ケイ素化合物による架橋材料の適用範囲としては、ゲル材料のみならず、溶媒を含まないエラストマー材料に対しても適用可能であった。

可光加工材料具有高度通用性，可以进行大面积的微尺度精密加工和远距离加工，有望应用于医疗、电子和高成本加工等广泛领域。然而，可光学加工的材料存在对光不稳定的根本问题。在这项研究中，作为解决这个问题的方法，我们设想了“多重协同激活”，它只能在化学刺激共存下才能进行，而不能单独使用光。在加工过程中，通过使用光和化学刺激的多重协同激活来进行光学加工，并且通过在加工后去除化学刺激，可以同时实现光学加工性和光稳定性。今年，我们利用基于氯化氢和紫外光协同活化具有扩展π共轭骨架的芳基硅化合物的碳硅键断裂反应实现了协同材料加工。在使用硅化合物作为交联剂的凝胶材料中，交联点在氯化氢和紫外线的作用下断裂，材料在变成溶胶时表现出分解。当使用光掩模对含有氯化氢的凝胶进行光照射时，它显示出反映掩模图案的局部分解，这表明该材料可以加工成所需的形状。材料加工后，在无酸条件下评估光稳定性，结果表明该材料即使在环境光下也具有较高的稳定性。另外，使用硅化合物的交联材料的应用范围不仅是凝胶材料，还可以是无溶剂弹性体材料。

项目成果

期刊论文数量（26）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Electrical detection of ppb region NO2 using Mg-porphyrin-modified graphene field-effect transistors

使用镁卟啉修饰石墨烯场效应晶体管对 ppb 区域 NO<sub>2</sub> 进行电学检测

DOI：
10.1039/d1na00519g
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
4.7
作者：
Ikuta Takashi;Tamaki Takashi;Masai Hiroshi;Nakanishi Ryudai;Endo Kitaro;Terao Jun;Maehashi Kenzo
通讯作者：
Maehashi Kenzo

Cooperative degradation with light and acid in metalloid-containing polymer network materials

含类金属聚合物网络材料中光和酸的协同降解

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hanqing Ding; Hiroshi Masai; Jun Terao
通讯作者：
Jun Terao

Electrical detection of ppb region NO2 using Mg-porphyrin-modified graphene field-effect transistors

使用镁卟啉修饰石墨烯场效应晶体管对 ppb 区域 NO<sub>2</sub> 进行电学检测

DOI：
10.1039/d1na00519g
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
4.7
作者：
Ikuta Takashi;Tamaki Takashi;Masai Hiroshi;Nakanishi Ryudai;Endo Kitaro;Terao Jun;Maehashi Kenzo
通讯作者：
Maehashi Kenzo

[1]ロタキサン構造を有するクマリン架橋型ゲル材料における光分解性と光安定性のスイッチング特性

[1] 轮烷结构香豆素交联凝胶材料光降解性和光稳定性的转换特性

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
新鞍尚希・ラッセル豪マーティン・正井宏・寺尾潤
通讯作者：
新鞍尚希・ラッセル豪マーティン・正井宏・寺尾潤

Stochastic Binding Dynamics of a Photoswitchable Single Supramolecular Complex

光开关单超分子复合物的随机结合动力学

DOI：
10.1002/advs.202200022
发表时间：
2022-03-02
期刊：
Advanced Science
影响因子：
15.1
作者：
Dingkai Su;Shuyao Zhou;H. Masai;Zihao Liu;Ce Zhou;Chen Yang;Zhizhou Li;Susumu Tsuda;Zhiron
通讯作者：
Zhiron