自己組織化高分子薄膜を反応場とする共役ポリマーの階層構造制御

以自组装聚合物薄膜为反应场的共轭聚合物的分级结构控制

• 批准号: 18039009
• 负责人: 鎌田 香織
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18039009/
• 关键词: 高分子構造・物性; 自己組織化; ナノ材料; 表面・界面物性; 複合材料・物性

ブロック共重合体薄膜を利用した共役ポリマーの超階層構造制御に向けて以下の項目を検討した。1.ブロック共重合体薄膜内のナノシリンダー相分離(SANC)構造の基板に対する垂直配向制御を行った。垂直配向シリンダーは、異方的な共役ポリマー成長における垂直チャンネル型・水平配線型のナノ反応場として捉えることができる。2.導電性高分子のモノマーとしてチオフェンやピロールを用い、SANC内における重合の検討とSANC構造に追従する共役ポリマーナノシリンダーの作製法を検討した。シリンダーと接する基板上に選択的に表面開始剤の自己組織化単分子膜(SAM)を作製し、4-ハロピリジンのリビング重合を行った。得られるポリピリジニウムのシリンダー配向に依存した剛直主鎖の一軸配向制御の実現を目指した。3.共役ポリマーナノシリンダー(CPNC)の電気伝導、磁気特性、円偏波吸収、トランジスタ特性における超階層構造に特異的な新現象を抽出し、そのデバイスへの応用の可能性を検討した。具体的には、垂直配向PEOナノシリンダーを用い、ドメイン選択的共役ポリマーの複合化の確立を目指した。アゾベンゼン液晶側鎖型ポリマー(PEO-b-PMA(Az))を六方最密充填したPEOナノシリンダー構造(シリンダー径4-8m)を形成する標準サンプルとして用いる。電気化学セルに設置したSANC構造をもつ作用電極と対電極の間に電圧を印加した。作用電極上の親水性・イオン伝導性のPEOナノシリンダーが伝導パスとなり、印加時間の経過と共に電極配置に依存した配向構造が作製できることを確認できた。また、SANC構造をもつ薄膜は、いわば市販のマイクロチャンネルの液体回路を100万倍ダウンサイジングした物質拡散・輸送ナノチャンネルといえる。電解質又は反応溶液中への浸漬により、SANCドメイン内における拡散を駆動力とした溶質の基板表面への輸送が可能となる。SANC構造は、共役ポリマーナノシリンダー(CPNC)構造の作製における空間が規定されたナノ反応場として機能すると期待できる。従って、電極上の配向制御されたSANC薄膜を用い、ピロール・チオフェン・アニリンを含む電解質水溶液中において電解酸化を行うことにより、CPNC構造の作製が期待できる。

我们研究了以下项目，以使用嵌段共聚物薄膜控制共轭聚合物的超分级结构。 1.我们控制了嵌段共聚物薄膜中纳米圆柱相分离（SANC）结构相对于基底的垂直排列。垂直取向的圆柱体可以视为各向异性共轭聚合物生长中的垂直通道型/水平布线型纳米反应场。 2.以噻吩和吡咯为导电聚合物单体，研究了SANC内的聚合反应以及遵循SANC结构的共轭聚合物纳米柱的制备方法。在与圆柱体接触的基底上选择性地制备表面引发剂的自组装单分子层（SAM），并进行4-卤代吡啶的活性聚合。我们的目标是根据所得聚吡啶的圆柱方向实现刚性主链的单轴取向控制。 3.我们提取了共轭聚合物纳米柱（CPNC）超分级结构在导电、磁性能、圆偏振波吸收和晶体管性能方面特有的新现象，并研究了它们在器件中应用的可能性。具体来说，我们的目标是使用垂直排列的 PEO 纳米圆柱体建立域选择性共轭聚合物复合材料。以偶氮苯液晶侧链聚合物（PEO-b-PMA(Az)）为标准样品，形成六方密堆积PEO纳米圆柱结构（圆柱直径4-8 m）。在电化学电池中安装有 SANC 结构的工作电极和对电极之间施加电压。已证实工作电极上的亲水性和离子导电性的 PEO 纳米圆柱体可作为传导路径，并且随着应用时间的推移，可以创建依赖于电极排列的定向结构。此外，具有SANC结构的薄膜可以说是一种材料扩散/传输纳米通道，是市售微通道液体回路的百万倍缩小版。浸入电解质或反应溶液中可以通过 SANC 域内的扩散驱动溶质传输到基材表面。 SANC 结构有望在共轭聚合物纳米圆柱 (CPNC) 结构的制造中充当空间定义的纳米反应场。因此，期望可以通过在含有吡咯、噻吩和苯胺的电解质水溶液中对电极上具有受控取向的SANC薄膜进行电解氧化来制备CPNC结构。

项目成果

自己組織化ナノマテリアルーフロントランナー85人が語るナノテクノロジーの新潮流-,"ブロックコポリマー",Chapter 4-8.

自组装纳米材料：85 位领跑者讨论的纳米技术新趋势，“嵌段共聚物”，第 4-8 章。

• 发表时间: 2006
• 作者: 鎌田香織;彌田智一
• 通讯作者: 彌田智一

Nanocylinder Array Structures in Block Copolymer Thin Films (Nanomaterials : From Research To Applications) (Chapter 5)

嵌段共聚物薄膜中的纳米圆柱阵列结构（纳米材料：从研究到应用）（第 5 章）

• 发表时间: 2006
• 作者: Kamata;K;Iyoda;T.
• 通讯作者: T.