架橋反応を鍵としたミクロ相分離挙動の制御による非対称ラメラ構造の構築

以交联反应为关键控制微相分离行为构建不对称层状结构

• 批准号: 17J01057
• 负责人: 渡部 航大
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17J01057/
• 关键词: ミクロ相分離; 非対称ラメラ; 架橋反応; ブロック共重合体; 小角X線散乱; 顕微鏡観察; エッチング技術; 小角中性子散乱; ミクロ相分離構造

昨年度中に「非対称ラメラ状のミクロ相分離構造構築」を達成する方法論確立、および論文作成に必要な大半のデータ収集を終えていたため、当該年度はより発展的な実験、新たな実験技術の習得、データ補完、および論文執筆へと注力した。本研究で提案する "相分離前の分子内架橋" によるアプローチでは、モデルブロック共重合体 (BCP) としてポリスチレン-block-ポリラクチド (PS-b-PLA) を選択し、架橋点を有する PS を大希釈条件下において分子内で反応させた後、重合開始点からラクチドを重合することで PS ドメインが分子内で架橋された PS-b-PLA (PS(cl)-b-PLA; PLA の重量分率 < 0.92) を合成した。昨年度までは、得られたラメラ構造の非対称度 (PLA ドメイン長 / PS ドメイン長) が最大で 3.4 倍であったが、当該年度は PS ブロックの架橋密度を大きくするという新規手法により非対称度を 4.1 倍まで上昇させることに成功した。非対称度をより大きくすることが本研究の重要課題であるため、本結果は提案する手法の価値を大きく向上させるものと言える。また、アメリカのペンシルベニア大学への短期留学(当該年度 6~8 月)にて学んだ実験技術を基に本研究で合成した PS(cl)-b-PLA のミクロ相分離膜エッチングを試み、シンクロトロン放射光を用いた斜入射小角 X 線散乱 (GISAXS) 測定および走査型電子顕微鏡 (SEM) によって確かに PLA ドメインが除去されたことを確認した。当初予定していた手法とは少々異なるアプローチを選択することとなったが、目的であった「非対称ラメラ状のミクロ相分離構造構築法の確立」は達成することができたため、当該研究は成功裏に終わったと言える。

去年，我们已经建立了实现“不对称层状微相分离结构的构建”的方法论，并完成了撰写论文所需的大部分数据收集，因此今年我们将进行更高级的实验并获得新的信息。实验技术，重点是数据完成和论文写作。本研究提出的“相分离前分子内交联”方法中，选择聚苯乙烯-嵌段-聚丙交酯（PS-b-PLA）作为模型嵌段共聚物（BCP），具有交联点的PS为PS-b-PLA（ PS(cl)-b-PLA；PS结构域通过在稀释条件下进行分子内反应，然后从聚合引发点聚合丙交酯而进行分子内交联。合成了PLA重量分数<0.92)。直到去年，所获得的层状结构的不对称度（PLA结构域长度/PS结构域长度）最多为3.4倍，但今年通过增加交联的新方法将不对称度降低至4.1倍我们成功地将 PS 块的数量增加了一倍。由于增加不对称程度是本研究中的一个重要问题，因此这一结果可以说大大提高了所提出方法的价值。此外，根据我在美国宾夕法尼亚大学短期学习期间（今年6月至8月）学到的实验技术，我尝试蚀刻PS(cl)-的微相分离薄膜本研究中合成了 b-PLA，并使用 Tron 同步加速器辐射和扫描电子显微镜 (SEM) 进行同步蚀刻，证实 PLA 域确实被去除。虽然我们不得不选择与最初计划稍有不同的方法，但我们还是实现了“建立一种非对称层状微相分离结构的构建方法”的目标，所以研究可以说是成功了。在后面。

项目成果

Miniaturization of Microphase-Separated Structures via Intramolecular Cross-Linking of Polystyrene-b-Polylactides

通过聚苯乙烯-b-聚丙交酯分子内交联实现微相分离结构的微型化

• 发表时间: 2018
• 作者: Kodai Watanabe;Satoshi Katsuhara;Takuya Isono;Takuya Yamamoto;Kenji Tajima;Toshifumi Satoh
• 通讯作者: Toshifumi Satoh

Intramolecular cross-linking of poly(styrene-b-lactide)s for decreasing domain sizes in microphase-separated structures

聚苯乙烯-b-丙交酯的分子内交联可减小微相分离结构中的区域尺寸

• 发表时间: 2018
• 作者: Kodai Watanabe;Satoshi Katsuhara;Takuya Isono;Takuya Yamamoto;Kenji Tajima;Toshifumi Satoh
• 通讯作者: Toshifumi Satoh

Control over Molecular Architectures of Carbohydrate-Based Block Copolymers for Stretchable Electrical Memory Devices

• DOI: 10.1021/acs.macromol.8b00874
• 发表时间: 2018-06
• 期刊: Macromolecules
• 影响因子: 5.5
• 作者: Chih‐Chien Hung;S. Nakahira;Yu‐Cheng Chiu;Takuya Isono;Hung‐Chin Wu;Kodai Watanabe;Y. Chiang;S. Takas

Downsizing feature of microphase-separated structures via intramolecular crosslinking of block copolymers

通过嵌段共聚物的分子内交联实现微相分离结构的小型化

• DOI: 10.1039/c8sc05016c
• 发表时间: 2019
• 期刊: Chemical Science
• 影响因子: 8.4
• 作者: Watanabe Kodai;Katsuhara Satoshi;Mamiya Hiroaki;Yamamoto Takuya;Tajima Kenji;Isono Takuya;Satoh Toshifumi
• 通讯作者: Satoh Toshifumi

Unraveling the stress effects on the optical properties of stretchable rod-coil polyfluorene-poly(n-butyl acrylate) block copolymer thin films

• DOI: 10.1039/c8py00763b
• 发表时间: 2018-07-21
• 期刊: POLYMER CHEMISTRY
• 影响因子: 4.6
• 作者: Hsieh, Hui-Ching;Hung, Chih-Chien;Chen, Wen-Chang
• 通讯作者: Chen, Wen-Chang