| Project/Area Number |
19K22221
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 35:Polymers, organic materials, and related fields
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
Akagi Kazuo 立命館大学, 総合科学技術研究機構, 教授 (20150964)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
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| Keywords | 液晶性イオン液体 / イオン性液晶 / 不斉電気化学重合 / ヘリカル共役ポリマー / 酸化・還元状態 / イオン液体 / キラル液晶 / 支持電解質 |
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| Outline of Research at the Start |
導電性ポリマーを合成する手法には化学重合と電気化学重合がある。後者の場合、使用が必須である支持電解質が重合後もポリマー内に留まり、導電性や光物性を阻害する要因となっているため、これをいかに除去するかが大きな課題となっている。本研究では、液晶性を有するイオン液体を溶媒として用いることで、支持電解質を用いない電気化学重合法を開発する。液晶性イオン液体にキラル化合物を添加する手法や、イオン液体のカウンターアニオンにキラル化合物を導入する手法により、キラル液晶性イオン液体を創成し、高性能のヘリカル共役ポリマーをもたらす不斉電気化学重合を実現する
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| Outline of Final Research Achievements |
Two types of chiral nematic liquid-crystalline ionic liquids (N*-LCILs) were developed to achieve asymmetric electrochemical polymerization without a supporting electrolyte and even a chiral dopant. N*-LCILs are prepared i) by adding an axially chiral binaphthyl derivative as an external chiral dopant to imidazolium cation-based LCILs or ii) by incorporating a chiral binaphthyl phosphate as a counter anion in LCILs. Helical poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (H-PEDOT) films were successfully synthesized through electrochemical polymerization of 3,4-ethylenedioxythiophene (EDOT) monomer in an N*-LCIL, where N*-LCIL plays the role of both an asymmetric solvent and a supporting electrolyte. H-PEDOT films have helically π-stacked structures of conjugated chains and spiral morphologies consisting of one-handed screwed fibril bundles. The two present types of N*-LCILs are the first to enable supporting electrolyte-free asymmetric electrochemical polymerization.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
従来の電気化学重合ではイオン伝導を確保するため、支持電解質の使用が必須であった。しかし、支持電解質は、嵩高くかつ極性が高いためポリマーから完全に取り除くことは難しく、導電性や光物性を低下させる要因となっている。本重合法は、イオン液体のイオン伝導性を利用するため、電荷担体としての支持電解質を用いる必要はなく、画期的な重合法と位置づけられる。また、イオン液体に液晶性やキラル液晶性を付与することにより、イオン液体の応用範囲が格段に拡大した。特に、液晶性やキラル液晶性を有するイオン液体は、より先進的な電気化学合成に応用でき、低分子化合物の配向や不斉合成にも役立つと期待される。
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