Synthesis of novel silicon compounds that can make innovation in materials field
| Project/Area Number |
20K05524
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
海野 雅史 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (20251126)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 機能性材料 / シルセスキオキサン / シランカップリング剤 / 電子材料 / シロキサン / 構造解析 / ハイブリッド材料 / 機能物性材料 / ケイ素材料 / 分子構造 / ケイ素 / 材料科学 / シリコーン / 構造規制 / 合成 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、申請者がこれまでに積み重ねてきた“有機合成的手法による機能性ケイ素化合物の構築”の知見を集結し、次世代材料の基幹となりうる革新的ケイ素化合物・材料の合成を目的とする。強固な無機骨格を有し、様々に変更可能な有機置換基を導入することができるシルセスキオキサンに注目し、これまでに実現できていなかった骨格サイズや置換基の配列をコントロールして、最近盛んに研究が行われている高輝度LEDの封止材、低誘電率材料への応用を検討するとともに、分子を平面上に配列させたり、大きなかご型骨格を合成することで、内部での反応、分子の包接などを行ったりするといった基礎科学の学術的展開についても検討する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は、引き続き材料としての応用を指向し、実用化に向けた取り組みを行った。基本骨格として、 環状ヤヌスシロキサン、ラダーシロキサン、 ダブルデッカーシロキサン(DDSQ)に、反応性置換基として、ビニル基やアリル基などを導入し、さらに官能基変換で、チオール(SH)、アジド基(N3)、シリ ル基(SiR3)を導入した化合物を合成した。本年度は特に、アルコキシ基を末端に有する次世代シランカップリング剤の合成に注力し、多くの新規化合物を合成した。
得られた化合物は、共同研究を行っている企業(本年度は４社)を通じ、様々な材料 への展開を検討し、実用化に結びつける試みが進行している。いずれの化合物も、シロキサン骨格のハイブリッド性を反映し、合成後は濃縮、溶媒洗浄のみで純粋な目的物を得ることが可能で、実用化においても大変有望である。
研究機関全体を通じ、以下のような新しい成果を得た。これは申請時に上げた内容と比較しても更に多くの化合物合成、新規応用の可能性を含む結果を含んでおり、当初予定を超えた成果であると自認している。
（１）ヤヌス環状、カゴ型、ラダーシロキサン、ダブルデッカシロキサンの、これまでモノマーとして使用されることがなかった新規シルセスキオキサン骨格を合成し、様々な反応性置換基を有する化合物を合成することができた。その中で、硫黄を含む化合物については、高屈折率材料、エコタイヤのカップリング剤などへの応用を検討している。
（２）新規シランカップリング剤の合成：これまでは無機物質と有機ポリマーを混合する際、直鎖のトリアルコキシシランがシランカップリング剤として用いられてきたが、次世代通信材料（G5、G6)において必要とされる物性を達成することが困難になった。そこで、上記（１）に示した骨格に複数のトリアルコキシシリル部位を導入した新規シランカップリング剤を合成した。
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Report
(4 results)
Research Products
(56 results)
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[Journal Article] Conjugated Copolymers That Shouldn't Be2021
Author(s)
Guan Jun、Sun Zejun、Ansari Ramin、Liu Yujia、Endo Aimi、Unno Masafumi、Ouali Armelle、Mahbub Shahrea、Furgal Joseph C.、Yodsin Nuttapon、Jungsuttiwong Siriporn、Hashemi Daniel、Kieffer John、Laine Richard M.
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Journal Title
Angewandte Chemie International Edition
Volume: 60
Issue: 20
Pages: 11115-11119
DOI
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Author(s)
Z. Zhang, J. J. R. Arias, Y. Liu, M. Takahashi, R. Murata, M. Unno, N. Yodsin, S. Jungsuttiwong, Paramasivam, J. Azoulay, M. Rammo, A. Rebane, R. M. Laine
Organizer
52nd North American Silicon Symposium
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Organizer
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Yujia Liu, Aimi Endo, Mai Katano, Riho Okawa, Manae Takahashi, Midori Tokuda, Mana Kigure, Kyoka Koizumi, Kazuki Onodera, Peiyao Zhang, Jun Guan, Nobuhiro Takeda, Richard Laine, Armelle Ouali, Masafumi Unno
Organizer
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