| Project/Area Number |
22K14729
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 35010:Polymer chemistry-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
佐藤 知哉 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (40783874)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | ポリマーブラシ / 表面開始原子移動ラジカル重合法（SI-ATRP） / ぬれ性 / 共重合 / 親水性 / 疎水性 / 吸湿性 / 撥水性 / 精密重合 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，基材表面からの精密重合により合成されるポリマーブラシを利用し，各種機能を発揮する官能基の分布の制御とその機能との相関を明らかにすることで，パラドキシカル（例えば，撥水性（水滴をはじく，水との親和性が低い）でありながら吸湿性（水蒸気を吸収する，水との親和性を持つような，一見すると相反する性質を併せ持つ）表面を構成する化学的要素の解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度も前年度に引き続き、本研究課題の主目的であるポリマーブラシを用いたパラドキシカル表面の作製に向けた合成法の開発と（コ）ポリマーブラシの合成・評価を実施した。これまでに開発した空気中で実施可能な原子移動ラジカル重合法（Paint-on法）を用いて、各種モノマー（メタクリル酸メチル（MMA）、スチレン（St)、メタクリル酸3-スルホプロピルカリウム（SPMK）、アクリル酸ヘキシル（HA））の（共）重合を検討した。なお前年度まで使用していた長鎖フッ化アルキルモノマーは、環境上の懸念の高まりから、基礎検討での使用を停止し応用検討でのみ使用することとした。
これまで、ブロック共重合時の反応速度や得られるコポリマーブラシの性質については未調査であったことから、本年度は、MMAとStをモデルモノマーとして、ファーストブロックにPMMA、セカンドブロックにPStとなるコポリマーブラシ（PMMA-b-PStブラシ)の合成と評価から研究を開始した。分光膜厚測定結果から、PMMAブラシを起点に実施したPaint-on法でもSt単一と同等の速度で重合が進行していることが明らかになった。また、表面観察結果から、PMMAブラシ、PMMA-b-PStブラシはいずれも同様に均一かつ平滑であった。これらの結果から、Paint-on法がコポリマーブラシの合成に有効であることが明らかとなった。
次に、この知見をSPMKとHAの共重合に活用することで、コポリマーブラシ（PSPMK-b-PHAブラシ)の合成も実施した。得られたPSPMK-b-PHAブラシは、上記の系と同様に、厚膜、均質、平滑であった。さらに、各表面のぬれ性と吸湿性評価を実施したところ、セカンドブロックであるHAの重合に伴い、コポリマーブラシの親水性、吸湿性が明確に低下した。以上から、本手法によるパラドキシカル表面の作製の可能性が示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題を遂行する上で重要なポリマー合成法の改良、基板の処理技術の改良により官能基が複数共存する表面の作製に成功した。研究拠点の変更を伴う部署異動があり、研究環境の整備に時間を要したものの、概ね順調に進んでいると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
改良したポリマーブラシ合成法を用いて、各種親水性・疎水性モノマーを原料に復讐種類の（コ）ポリマーブラシを合成し、分析と評価を進めパラドキシカル表面を構築するための要素を解明する。
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