分子配列制御した有機結晶薄膜の作製と高分子構造制御

• Project/Area Number: 21655042
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Polymer chemistry
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 松本 章一 大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00183616)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2010: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2009: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: 高分子合成 / 結晶構造解析 / ナノ機能材料 / 高分子構造 / 精密重合制御 / エピタキシャル結晶成長 / 固相ラジカル重合 / 有機結晶

Research Abstract

固体反応場を利用する新しい高分子構造制御の手法を開拓し,ジエンおよびジアセチレンモノマーの薄膜結晶を作製し,ポリマー構造制御を試みた。今年度は研究対象をジエン誘導体からジアセチレン誘導体へと拡張し、π共役系ポリマー薄膜結晶の構造と物性制御の研究を行った。ジエンとジアセチレンを組み合わせた多成分系積層膜の作製と特性評価も試み、以下の成果を得た。また、昨年度の検討項目の一部も継続して取り組み,薄膜結晶中のポリマーの配向制御と垂直型モノマー積層膜の設計について研究を行った。
まず、ジアセチレンモノマーの薄膜形成と重合制御を行い、π共役骨格をもつポリマー薄膜結晶を作成した。蒸着に適したジアセチレンモノマーとして、長鎖アルキル基やかさ高い極性基ならびにイオン性基を含まない構造のモノマーが適していることや重合が可能なスタッキング構造をとる分子設計を考慮して、カルボン酸を含むジアセチレンモノマーを中心に重合可能な結晶を与えるモノマー分子構造ならびに蒸着条件についての有用な知見を得ると同時に、生成ポリマー薄膜結晶の電子物性に関する基礎データを得た。さらに、多成分系積層膜のシークエンス制御を行うため、共役系ポリマーと非共役系ポリマーの組み合わせによる積層膜の作製を試みたが、検討すべきパラメータが多く、最適なモノマーの組み合わせならびに蒸着条件の決定までには至らなかった。しかしながら、一連の研究の過程で薄膜結晶中でジエンモノマーの異性化が重合に優先して起こるケースが見出され、それら固相系に特異な光反応挙動について運動性が束縛された系における異性化反応のモデルケースとして優れていることを見出した。また、これら不飽和化合物結晶の固相重合により得られるポリマー結晶は特有のインターカレーション反応を示し、特に条件により可視吸収特性が可逆的に変化する特異有機高分子結晶が得られた。

Research Products

• [Journal Article] Structural and Chromatic Changes of Host Polydiacetylene Crystals during Intercalation with Guest Alkylamines (2011)
  • Author(s): T.Shimogaki, A.Matsumoto
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 44(9) Pages: 3323-3327
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 真空蒸着によるムコン酸エステル薄膜結晶の作製と反応 (2011)
  • Author(s): 松本章一
  • Journal Title: 化学工業 Volume: 62(4) Pages: 249-254
• [Journal Article] Crystal Phase Transition and Solid-State Photoisomerization of Benzyl (Z,Z)-Muconate Polymorphs Studied by Direct Observation of Crystal Structure Change (2010)
  • Author(s): N.Nishizawa, D.Furukawa, S.Kobatake, A.Matsumoto
  • Journal Title: Crystal Growth & Design Volume: 10(7) Pages: 3203-3210
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Solid-State Reactions of Crystals Containing Two Kinds of Polymerizable Moieties of Diene and Diyne (2009)
  • Author(s): T.Odani, S.Okada, C.Kabuto, T.Kimura, S.Shimada, H.Matsuda, H.Oikawa, A.Matsumoto, H.Nakanishi
  • Journal Title: Crystal Growth and Design 9 Pages: 3481-3487
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mesomorphic and Polymerization Behaviors of 4-(Icosa-1, 3-diynyl)benzoic Acid (2009)
  • Author(s): S.Dei, T.Shimogaki, A.Matsumoto
  • Journal Title: Synthetic Metals 159 Pages: 969-972
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2009)
  • Author(s): 松本章一
  • Journal Title: 超分子サイエンス&テクノロジー:基礎からイノベーションまで,監修国武豊喜(エヌ・ティー・エス) Pages: 438-445
• [Journal Article] (2009)
  • Author(s): A.Matsumoto
  • Journal Title: Molecular Nano Dynamics, Volume 2, Active Surfaces, Single Crystals and Single Biocells, edited by H.Fukumura, M.Irie, Y.Iwasawa, H.Masuhara, K.Uosaki(Wiley-VCH) Pages: 459-486
• [Presentation] 固相重合を利用した高分子合成 (2010)
  • Author(s): 松本章一
  • Organizer: 10-1高分子学会講演会「高分子合成の最前線」
  • Place of Presentation: 九州大学西新プラザ(福岡)(招待講演)
  • Year and Date: 2010-07-09
• [Presentation] Discotic Liquid Crystals Constructed by Hierarchical Self-Assembly of Rod-like Diacetylene Molecules (2010)
  • Author(s): T.Shimogaki, A.Matsumoto
  • Organizer: 9th International Symposium on Functional π-Electron Systems (Fπ-9), Poster Session II-86, Preprints, PII-43.
  • Place of Presentation: ジョージア工科大学(Atlanta,USA)
• [Presentation] Discotic Liquid Crystals Constructed by Hierarchical Self-Assembly of Rod-like Diacetylene Molecules (2010)
  • Author(s): T.Shimogaki, K.Ohta, A.Matsumoto
  • Organizer: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals2010 (ICSM 2010), 8P-229, Abstracts p.388.
  • Place of Presentation: 京都国際会館(京都)
• [Presentation] Intercalation Using Polydiacetylenes as the Host Polymers with Chiral Guest Amines (2010)
  • Author(s): T.Shimogaki, A.Matsumoto
  • Organizer: 22nd International Symposium on Chirality 2010 (ISCD-22 2010),,, PA-91, Abstracts p.268.
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター(札幌)
• [Presentation] Crystal Phase Transition and Solid-State Photoisomerization of Benzyl(Z,Z)-Muconate Polymorphs Studied by Direct Observation of Crystal Structure Change (2010)
  • Author(s): N.Nishizawa, D.Furukawa, A.Matsumoto
  • Organizer: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2010)
  • Place of Presentation: コンベンションセンター(Honolulu,USA)
• [Presentation] Discotic Liquid Crystals Constructed by Hierarchical Self-Assembly of Rod-like Diacetylene Molecules (2010)
  • Author(s): T.Shimogaki, A.Matsumoto
  • Organizer: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2010)
  • Place of Presentation: コンベンションセンター(Honolulu,USA)
• [Presentation] 真空蒸着によるムコン酸エステル薄膜の作製とその構造および反応挙動の解析 (2010)
  • Author(s): 小野寺勝也, 谷奥千晶, 松本章一
  • Organizer: 第19回有機結晶シンポジウム,日本化学会有機結晶部会,講演番号P-33,有機結晶部会ニュースレター No.26,p.73(2010)
  • Place of Presentation: 大阪市立大学(大阪)
• [Presentation] ムコン酸ジイソプロピルアンモニウムの固相光異性化反応の機構解析 (2010)
  • Author(s): 西澤那都子, 中村純也, 松本章一
  • Organizer: 第19回有機結晶シンポジウム,日本化学会有機結晶部会,講演番号P-41,有機結晶部会ニュースレター No.26,p.77(2010)
  • Place of Presentation: 大阪市立大学(大阪)
• [Presentation] ポリジアセチレン結晶をホストとして用いたインターカレーションの反応と機構 (2010)
  • Author(s): 下垣知代, 松本章一
  • Organizer: 日本化学会第90春季年会
  • Place of Presentation: 東大阪
• [Presentation] 棒状ジアセチレン分子集合体をメソゲンとするディスコティック液晶の形成と構造解析 (2010)
  • Author(s): 下垣知代, 松本章一, 太田和親
  • Organizer: 日本化学会第90春季年会
  • Place of Presentation: 東大阪
• [Presentation] Synthesis and Thermochromism of Phenyl-Substituted Polydiacetylenes (2009)
  • Author(s): T.Shimogaki, S.Dei, A.Matsumoto
  • Organizer: Fourth East Asia Symposium on Functional Dyes and Advanced Materials (EAS4)
  • Place of Presentation: Osaka
• [Presentation] Intercalation Using Polydiacetylenes with a 4-Carboxyphenyl Substituent as the Host (2009)
  • Author(s): T.Shimogaki, S.Dei, A.Matsumoto
  • Organizer: The 1st FAPS (Federation of Asian Polymer Societies) Polymer Congress
  • Place of Presentation: Nagoya
• [Presentation] Organic Intercalation Using Polydiacetylenes as the Host Polymer Materials and Chiral Guest Amines (2009)
  • Author(s): T.Shimogaki, S.Dei, A.Matsumoto
  • Organizer: 11th Pacific Polymer Conference (PPC11)
  • Place of Presentation: Cairns, Australia
• [Presentation] 側鎖フェニル基を含む共役拡張型ポリジアセチレンの合成ならびに共役構造の制御 (2009)
  • Author(s): 下垣知代, 松本章一
  • Organizer: 第58回高分子討論会
  • Place of Presentation: 熊本
• [Presentation] カルボン酸ポリジアセチレン結晶を用いる有機インターカレーション反応の可視化 (2009)
  • Author(s): 下垣知代, 松本章一
  • Organizer: 第18回有機結晶シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 棒状ジアセチレン分子をメソゲンとするディスコティック液晶の形成と構造解析 (2009)
  • Author(s): 下垣知代, 松本章一, 太田和親
  • Organizer: 第18回有機結晶シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京
• [Book] 分担執筆(固相ラジカル重合pp.542-551),新訂版ラジカル重合ハンドブック(監修 蒲池幹治,遠藤剛,岡本佳男,福田猛) (2010)
  • Author(s): 松本章一
  • Total Pages: 880
  • Publisher: エヌ・ティー・エス