ブロック共重合体のミクロ相分離構造中における化学結合点の3次元可視化技術開発

嵌段共聚物微相分离结构中化学键点三维可视化技术的开发

基本信息

批准号：
16H06040
负责人：
樋口剛志
金额：
$ 16.39万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-01 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、ブロック共重合体中の化学結合点に電子顕微鏡で直接観察可能な可視化点を導入し、3 次元電子顕微鏡法によって化学結合点の空間配置を明らかにすることで、ミクロ相分離構造を分子レベルで解明にすることを目的としている。本年度は、昨年度に合成した化学結合点にアルキン基を有するジブロック共重合体（Poly(styrene-b-2-vinylpyridine)）に対して、アジド基を有する金粒子のクリック反応について検討を行った。クリック反応時において、ポリマー分子鎖（分子量20万）内に1つだけ存在するアルキンをH-NMR等の分光法で追跡することは非常に困難であるため、低分子を使ったモデル反応を行うことで反応条件の探索を行った。特に、クリック反応時における触媒として銅触媒およびルテニウム触媒を用いて検討を行った。その結果、臭化銅（I）を触媒にTHF溶液中で40度以上に加熱することで、定量的に反応が進行する条件を見出した。この反応条件で目的とするジブロック共重合体と金粒子とのクリック反応を行うことで、ブロック共重合体中の化学結合点に電子顕微鏡で直接観察可能な可視化点を導入したポリマーを合成した。一方で、クリック反応前のジブロック共重合体のTHF溶液からキャストフィルムを作製した。得られたバルクフィルムからウルトラミクロトームを用いて超薄切片を作製し、ヨウ素染色を行った後、透過型電子顕微鏡（TEM）による観察を行った。その結果、設計通りのラメラ構造が形成されていることを確認した。

在这项研究中，我们引入了可以用电子显微镜直接观察嵌段共聚物中化学键点的可视化点，并通过使用三维电子显微镜阐明化学键点的空间排列，我们能够构建微相-分离的结构。目的是在分子水平上阐明这一点。今年，我们研究了金颗粒与去年合成的化学键点上具有炔基的二嵌段共聚物（聚（苯乙烯-b-2-乙烯基吡啶））上的叠氮基团的点击反应。在点击反应过程中，使用 H-NMR 等光谱法追踪聚合物分子链（分子量 200,000）中存在的单个炔烃是极其困难的，因此使用小分子进行了模型反应，这使我们能够探索该反应。反应条件。特别是，我们研究了在点击反应过程中使用铜催化剂和钌催化剂作为催化剂。结果，他们找到了通过使用溴化铜(I)作为催化剂，将THF溶液中的溴化铜(I)加热到40度或以上，反应可以定量进行的条件。通过在这些反应条件下进行目标二嵌段共聚物和金颗粒之间的点击反应，合成了一种聚合物，其中在嵌段共聚物中的化学键合点处引入了可以用电子显微镜直接观察到的可视化点。另一方面，在点击反应之前由二嵌段共聚物的THF溶液制备流延膜。使用超薄切片机从获得的块体膜制备超薄切片，用碘染色，然后使用透射电子显微镜(TEM)观察。结果，确认了按照设计形成了层状结构。