静電的相互作用を用いた高分子積層膜の構築とその重合特性

利用静电相互作用构建聚合物层压薄膜及其聚合性能

基本信息

批准号：
15750126
负责人：
竹岡裕子
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Sophia University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

分子の自己組織性を利用したSelf-assembly法(Layer-by-Layer)法により、自発的に基板に分子を吸着させ、分子レベルで組織化された機能性薄膜を構築することを目的として研究を行った。1.固相重合を用いたポリジアセチレン超薄膜の作製ジアセチレン(DA)基を有するジカルボン酸、アルキル系ジアミン誘導体、縮合剤を用い、Self-assembly(SA)法により、機能性分子を共有結合させながら積層することで、ジアセチレン基を有する薄膜を作製した。得られたSA膜は、γ線の照射により、固相重合が可能であった。一方、縮合剤を用いなかった場合には、固相重合が進行しなかった。一般的に、DAの重合には、秩序だったDA分子の配列、および重合に適した配向性が必要である。縮合剤を用いずに、静電的相互作用のみで作製した膜中では、DA分子の配向性が低いのに対し、縮合剤を用いた系では、共役結合により、重合に適した配向に分子が固定化され、固相重合が進行したと考えられる。以上により、縮合剤の優位性が示された。2.異種の導電性高分子からなる有機ヘテロ超薄膜の設計導電性高分子であるポリチオフェン誘導体のチオフェン環3位にスルホン酸基(SO_3^-基)、あるいはカルボキシ基(COO^-基)を導入したアニオン性高分子を合成した。いずれも水溶性ポリマーであり、スルホン酸基を有するポリマーは、自己ドーピング機能を示した。これらを用いて、四級アミンを側鎖に有するポリチオフェン誘導体とのSelf-assembly膜を作製した。いずれの高分子を用いた場合にも、均一な積層が確認され、全ポリチオフェン系ヘテロ薄膜の作製が可能であった。また、SA法による交互積層を行うことで、ポリマー主鎖の平面性が向上し、各ポリマー単独のスピンコート薄膜より、導電率が向上した。特に、自己ドーピング特性を有するスルホン酸基含有ポリチオフェンをSA膜の成分として用いることにより、更に導電率が向上した。以上より、SA法の適用により、様々な機能性を有する分子の交互積層が可能であり、それらの分子の特性を併せ持った薄膜の作製に成功した。

我所做的研究旨在通过利用分子自组装特性的自组装（逐层）方法将分子自发吸附到基板上，从而构建在分子水平上组织的功能性薄膜。 1.采用固相聚合制备超薄聚二乙炔薄膜使用具有丁二炔(DA)基团的二羧酸、烷基二胺衍生物和缩合剂通过自组装(SA)方法将功能分子共价键合，形成具有丁二炔基团的薄膜。通过堆叠各层同时控制丁二炔基团来制备。所得到的SA膜能够通过γ射线照射进行固相聚合。另一方面，当不使用缩合剂时，固相聚合不进行。一般来说，DA的聚合需要DA分子的有序排列和适合聚合的取向。在仅通过静电相互作用而不使用缩合剂制备的膜中，DA分子的取向较低，而在使用缩合剂的体系中，由于共轭键被固定且固体，分子以适合聚合的方向取向。进行相聚合。以上证明了缩合剂的优越性。 2. 不同类型导电聚合物组成的有机异质薄膜的设计聚噻吩的噻吩环的3位上连接有磺酸基（SO_3^-基团）或羧基（COO^-基团）衍生物，其是引入的阴离子聚合物。它们都是水溶性聚合物，带有磺酸基的聚合物表现出自掺杂功能。利用这些，我们用侧链具有季胺的聚噻吩衍生物创建了自组装膜。无论使用哪种聚合物，都确认了均匀的堆叠，并且可以制造全聚噻吩异质薄膜。此外，通过使用SA方法交替堆叠层，聚合物主链的平面性得到改善，并且与单独的每种聚合物的旋涂薄膜相比，导电性得到改善。特别是，通过使用具有自掺杂特性的含有磺酸基的聚噻吩作为SA膜的成分，进一步提高了导电性。如上所述，通过应用SA方法，可以将具有各种功能的分子堆叠在交替的层中，并且我们成功地创建了具有这些分子的两种特性的薄膜。