| Project/Area Number |
24K08523
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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 35020:Polymer materials-related
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
山門 陵平 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 准教授 (90735549)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2026: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | アニオン応答ポリマー / 薄膜 / アニオン会合 / ホウ素 / イオン会合 / ホストーゲスト相互作用 / 表面張力 |
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| Outline of Research at the Start |
高分子の微細成形加工技術として、表面張力差によって働くマランゴニ対流を利用した物質移動が注目されている。本研究では、ホスト－イオン種会合体形成に伴う電荷の非局在化が、極性すなわち表面張力の変化を引き起こすことに着目し、以下の項目の実施により、イオン種添加をトリガーとしたマランゴニ対流による物質移動の発現と応用を目指す。
[A] アニオン種と会合体を形成可能なホウ素含有ポリマーの合成
[B] 固/液界面でのイオン会合体形成手法の確立と会合体形成挙動の精査
[C] インクジェット法などを用いたマランゴニ対流による物質移動の精密化（表面微細加工）
[D] 物質移動を利用したイオンセンシング技術の開発
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、イオン会合体を形成可能な高分子材料を創製し、薄膜またはバルク状態におけるイオン種を含んだ水溶液との接触によって、固/液界面におけるイオン会合体形成挙動と表面張力の変化について明らかにすることを目的としている。さらにこの成果をもとに、表面張力差に起因したマランゴニ対流駆動型物質移動についての理解を深め、新たな表面微細加工技術の確立を目指している。
今年度は、特にイオン会合体を形成可能な高分子材料の創製を実施した。その結果、ラジカル重合により、分子量が3000程度ではあるが、ホウ素含有ポリマー（アニオン会合部位を有するポリマー）の合成に成功してた。得られたポリマーは成膜性を有し、スピンコート法による薄膜の作製にも成功している。光学特性等の評価により、フッ化物アニオンおよびシアン化物アニオンとの会合能を検討したところ、いずれのアニオンとも会合体の形成が確認された。
アニオン応答性ポリマーのガラス転移温度や粘度については共重合比や分子量の制御によって今後最適化を行う予定である。また、アニオン会合能についてはホウ素上の置換基の電子密度や嵩高さによって、最適化を進める予定である。
さらに、並行して新たなイオン認識部位を有するポリマーの探索についても進めており、数種類のモデル化合物の合成に成功した。今後は、これらの分子についても高分子化を行い、溶液中および薄膜におけるイオン会合特性について評価を進め、マランゴニ対流駆動型物質移動の発現に挑戦する。
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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
当初目的としていたホウ素含有ポリマーの合成について達成したため、おおむね計画通り進展している。また、予定通りアニオン会合能についても検討をしている状況である。さらに、新しいアニオン応答性高分子の合成についても検討中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
イオン応答性ポリマーのガラス転移温度や粘度について、共重合比や分子量の制御によって今後最適化を行う必要がある。
さらに、イオンペア添加技術の確立と会合体形成挙動の解明、マランゴニ対流を利用した表面微細加工について、今後検討を進めていく。
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