| Project/Area Number |
23K13557
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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 26030:Composite materials and interfaces-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
栗岡 智行 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (00963456)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | ハイブリッド材料 / 電極触媒 / 貴金属ナノ粒子 / 導電性高分子 / 電気化学センサ / モルフォロジー / 電気化学センサー / 導電性ポリマーブラシ |
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| Outline of Research at the Start |
糖尿病などの重篤疾患の早期発見手法として、電気化学センサーが有用である。電気化学センサーの高感度化には、優れた電極材料の開発が必要であり、導電性高分子と貴金属ナノ粒子からなるハイブリッド材料は有力な電極触媒材料である。本研究では、優れた電荷移動特性の発現が期待される導電性ポリマーブラシに着目し、導電性ポリマーブラシと金ナノ粒子からなるナノハイブリットポリマーブラシ修飾電極材料の開発と、開発した電極材料の電極触媒性能評価を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
糖尿病などの重篤疾患の早期発見手法として、電気化学センサが有用である。電気化学センサの高感度化には、優れた電極材料の開発が必要であり、導電性高分子と貴金属ナノ粒子からなるハイブリッド材料は有力な電極触媒材料である。ここで、導電性高分子は貴金属ナノ粒子を担持する担持体として働き、貴金属ナノ粒子は電気化学反応を促進するための触媒として作用する。電解重合法は電極へ導電性高分子を製膜する簡便な方法であるものの、作製した重合膜の導電機構には、高分子主鎖間での遅い電荷輸送を伴う。そのため、電極材料に用いた場合のボトルネックと成り得る。そこで本研究では、導電性ポリマーブラシに着目した。高分子主鎖が共有結合で導体基板に固定されている導電性ポリマーブラシを担持体に用いることにより、高分子主鎖内の速い電荷移動特性を電極材料に活用でき、従来よりも優れた電極触媒材料の開発に資すると期待される。以上を踏まえ本研究では、導電性ポリマーブラシと金ナノ粒子からなるナノハイブリットポリマーブラシ修飾電極材料の開発と、開発した電極材料の電極触媒性能評価を行う。
初年度である2023年度は、導体基板上への導電性ポリマーブラシの作製条件検討を行った。重合開始点を導体基板上に修飾するための条件検討を主に行い、その導入に成功した。これを起点として、導電性ポリマーブラシの作製を試みる。また、ポリマーブラシの対として、電解重合膜を用いるハイブリット材料についても検討を行っていたところ、偶然にも、特異なモルフォロジーを示す導電性ポリマーフィルムの作製にも成功した。これを、踏まえて、モルフォロジーにも着目して、今後の研究を展開する。
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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
当初の計画では、2023年度内において、導電性ポリマーブラシの作製までを完了する予定であったが、導体基板修飾条件や重合条件の最適化に難航したため、作製に至っていない。一方で、導電性ポリマーブラシの比較として用いる予定であった電解重合膜の作製時に、特異なモルフォロジーを示す電解重合膜の作製に偶然成功した。本材料は、水系で安定な酸化還元挙動を示し、電気化学センサの電極材料への展開が期待できる。これらを総合的に踏まえて、本年度の進捗状況として、当初の予定通りおおむね順調に進行していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は作製の遅れている導電性ポリマーブラシベースのハイブリット材料の作製を急ぐとともに、本研究で新たに見出した特異なモルフォロジーを有する電解重合膜を用いたハイブリット材料の作製も進める。
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