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

• Project/Area Number: 16H06040
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Polymer chemistry
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 樋口 剛志 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (50547304)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥25,610,000 (Direct Cost: ¥19,700,000、Indirect Cost: ¥5,910,000); Fiscal Year 2018: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2017: ¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000); Fiscal Year 2016: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000)
• Keywords: 高分子構造・物性 / ミクロ相分離 / クリック反応 / 電子線トモグラフィ

Outline of Annual Research Achievements

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。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Microphase separated structures under spherical 3D confinement (2017)
  • Author(s): Takeshi Higuchi
  • Journal Title: Polymer Journal Volume: 印刷中 Issue: 6 Pages: 467-475
  • DOI: 10.1038/pj.2017.13
  • NAID: 40021203890
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 直鎖状 ABC トリブロック共重合体により形成される螺旋状ミクロ相分離構造の構造制御 (2017)
  • Author(s): 嶽間沢茉依、樋口剛志、陣内浩司
  • Organizer: 第66回高分子学会年次大会
• [Presentation] 走査型透過電子顕微鏡と最新再構成アルゴリズムを組み合わせた高分子材料の無染色3次元構造観察 (2017)
  • Author(s): 樋口剛志、熊本明仁、Nathan LUGG、Xiaodong ZHUGE、Kees Joost BATENBURG、幾原雄一、陣内浩司
  • Organizer: 第66回高分子学会年次大会
• [Presentation] Microphase-separated structures in 3D confinement (2017)
  • Author(s): 樋口剛志、Marco Pinna、Andrei V. Zvelindovsky、陣内浩司、 藪浩
  • Organizer: IUMRS-ICAM 2017(The 15th Inernational Conference on Advanced Materials)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ソフトマテリアル用その場引張TEMホルダーの開発 (2017)
  • Author(s): 樋口剛志、權堂貴志、宮崎裕也、阪本康弘、阮 娟芳、陣内浩司
  • Organizer: 第33回 分析電子顕微鏡討論会
• [Presentation] キラル化合物の界面導入によるミクロ相分離構造の制御 (2017)
  • Author(s): 樋口剛志、長尾知彦、陣内浩司
  • Organizer: 第66回高分子討論会
• [Presentation] 電子線トモグラフィ（3D-TEM）を用いたソフトマテリアルの構造解析 (2016)
  • Author(s): 樋口剛志
  • Organizer: 第4回コロイド実用技術講座「分散・凝集のすべて」
  • Place of Presentation: 日本化学会館（東京都、千代田区）
  • Year and Date: 2016-12-13
  • Invited
• [Presentation] 走査型透過電子顕微鏡を用いた高分子材料の無染色観察 (2016)
  • Author(s): 樋口剛志、熊本明仁、Nathan Lugg、幾原雄一、陣内浩司
  • Organizer: 日本顕微鏡学会 第72回学術講演会
  • Place of Presentation: 東北大学（宮城県、仙台市）