両親媒性元素ブロックポリマーの自己組織化構造を用いた電子機能材料の創製

• Project Area: Creation of Element-Block Polymer Materials
• Project/Area Number: 15H00720
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 松井 淳 山形大学, 理学部, 教授 (50361184)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2016: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2015: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: ナノシート / ハイブリッド / シルセスキオキサン / 自己組織化 / シリコン / 気液界面 / 2次元閉じ込め

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、疎水性のハイブリッド分子であるシルセスキオキサンに親水性の有機側鎖と水素結合部位を導入し、水素結合部位を有する両親媒性の有機-無機ハイブリッド分子である2DEGNH-DDSQを合成した。さらに合成した化合物を用いて、気液界面を用いて構造化を試み、その組織構造に関して評価を行った。
ダブルデッカー型シルセスキオキサン(DDSQ)を用いて、有機部位であるジエチレングリコール鎖と水素結合部位であるカルバメート基を2か所に導入した2DEGNH-DDSQを合成した。NMR, FT-IR, MSより、目的物2DEGNH-DDSQの合成を確認した。続いてこれらの化合物の熱特性を評価するために、TGおよびDSC測定を行った。TG測定の結果、分解温度が230 度以上であり、高耐熱性の材料であることがわかった。またDSC測定より、ガラス転移点、結晶化温度、融点が観測され、結晶性ポリマーと同様の熱物性を有する化合物であることが明らかになった。
2DEGNH-DDSQの気液界面上における挙動を調べ、膜崩壊後にロッド状の構造体を形成することがわかった。その後、固体基板上への転写を試みてバルクでの状態を調査した。それは基板上に転写を行っても水面上と類似した状態で存在していることがわかった。また、転写する基板においては疎水基板だとドット状の凝集体になってしまい、親水基板だと構造体が転写されたので転写する際に水の影響を強く受けていることが明らかとなった。さらに水面上で時間を置くことで構造体が成長し、崩壊前の膜の場合は大面積のナノシートを形成し、水素結合が寄与していることが示唆された。以上より、本研究では水素結合部位を有する両親媒性の有機-無機ハイブリッド材料を合成し気液界面上で構造化を行うことで大面積ナノシートの作製に成功した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] JOHANNES KEPLER University LINZ(Austria)
• [Int'l Joint Research] University of Vermont(米国)
• [Journal Article] Supramolecular Polymer of Near-Infrared Luminescent Porphyrin Glass (2017)
  • Author(s): Mitsuhiko Morisue,* Yuki Hoshino, Masaki Shimizu, Takayuki Nakanishi, Yasuchika Hasegawa, Md. Amran Hossain, Shinichi Sakurai, Sono Sasaki, Shinobu Uemura, Jun Matsui
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 50 Issue: 8 Pages: 3186-3192
  • DOI: 10.1021/acs.macromol.7b00316
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A metal-lustrous porphyrin foil (2017)
  • Author(s): Morisue Mitsuhiko、Hoshino Yuki、Shimizu Masaki、Tomita Shogo、Sasaki Sono、Sakurai Shinichi、Hikima Takaaki、Kawamura Ayaka、Kohri Michinari、Matsui Jun、Yamao Takeshi
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 53 Issue: 77 Pages: 10703-10706
  • DOI: 10.1039/c7cc06159e
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Amorphous Porphyrin Glasses Exhibit Near-Infrared Excimer Luminescence (2017)
  • Author(s): Mitsuhiko Morisue,* Ikuya Ueno, Takayuki Nakanishil, Takafumi Matsui, Sono Sasaki, Masaki Shimizu, Jun Matsui, Yasuchika Hasegawa
  • Journal Title: RSC Advances Volume: 7 Issue: 37 Pages: 22679-22683
  • DOI: 10.1039/c7ra02752d
  • NAID: 120006309134
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Facile synthesis of cyclosiloxane-based polymers for hybrid film formation. (2015)
  • Author(s): Demirci, A.; Yamamoto, S.; Matsui, J.; Miyashita, T.; Mitsuishi, M.
  • Journal Title: Polymer Chemistry Volume: 6 Issue: 14 Pages: 2695-2706
  • DOI: 10.1039/c5py00018a
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Luminescence Properties of Anthracene Chromophores in Cyclosiloxane- Based Hybrid Polymer Films. (2015)
  • Author(s): Demirci, A.; Yamamoto, S.; Matsui, J.; Miyashita, T.; Mitsuishi, M.
  • Journal Title: Rapid Communications in Photoscience Volume: 4 Pages: 16-18
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] High Proton Conductivity in the Molecular Interlayer of a Polymer Nanosheet Multilayer Film (2015)
  • Author(s): T. Sato, Y. Hayasaka, M. Mitsuishi, T. Miyashita, S. Nagano, J. Matsui
  • Journal Title: Langmuir Volume: 31 Issue: 18 Pages: 5174-5180
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.5b00036
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Self-assembly of Amphiphilic POSS Anchoring a Short Organic Tail with Uniform Structure (2015)
  • Author(s): Misaki Takeda, Keita Kuroiwa, Masaya Mitsuishi, and Jun Matsui
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 44(11) Issue: 11 Pages: 1560-1562
  • DOI: 10.1246/cl.150680
  • NAID: 130005108070
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Solvent dependent properties of poly(vinylidene fluoride) monolayers at the air-water interface (2015)
  • Author(s): Huie Zhu, Shunsuke Yamamoto, Jun Matsui, Tokuji Miyashita, Masaya Mitsuishi
  • Journal Title: Soft Matter Volume: 11 Issue: 10 Pages: 1962-1972
  • DOI: 10.1039/c4sm02800g
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Asymmetric Ferroelectric Switching Based on an Al/PVDF Langmuir-Blodgett Nanofilm/PEDOT:PSS/Al Device (2015)
  • Author(s): Huie Zhu, Shunsuke Yamamoto, Jun Matsui, Tokuji Miyashita, and Masaya Mitsuishi
  • Journal Title: Molecular Crystals and Liquid Crystals Volume: 618(1) Issue: 1 Pages: 89-94
  • DOI: 10.1080/15421406.2015.1075821
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 高分子薄膜の積層構造に基づく多色エレクトロクロミズム (2017)
  • Author(s): 松井淳
  • Organizer: 2017年光化学討論会
  • Invited
• [Presentation] 第66回高分子学会年次大会 (2017)
  • Author(s): 萱場裕貴・北條健太・小野健太・石崎学・金井塚勝彦・近藤慎一・栗原正人・三ツ石方也・松井淳
  • Organizer: ポテンシャル勾配制御された交互積層膜を用いた多色エレクトロクロミズム
• [Presentation] 気液界面を用いたバイオミメティックブロックコポリマーの階層構造化 (2017)
  • Author(s): 伊藤祥穂・松永康平・松井淳・藪浩
  • Organizer: 第67回高分子学会年次大会
• [Presentation] Structure of hybrid nanoplate composed of amphiphilic polyhedral oligomeric silsesquioxane (2017)
  • Author(s): 赤塚亜紗美.朱慧娥,山本俊介, 三ツ石方也, 宮下徳治,源明誠,永野修作,松井淳
  • Organizer: 平成29年度化学系学協会東北大会
• [Presentation] 交互積層ハイブリッド薄膜を用いた多色エレクトロクロミズム (2017)
  • Author(s): 萱場裕貴・北條健太・小野健太・石崎学・金井塚勝彦・近藤慎一・栗原正人・三ツ石方也・松井
  • Organizer: 2017高分子学会東北支部研究発表会
• [Presentation] ポテンシャル勾配制御された交互積層ハイブリッド膜を用いた多色エレクトロクロミズム (2017)
  • Author(s): 萱場裕貴・北條健太・小野健太・石崎学・金井塚勝彦・近藤慎一・栗原正人・三ツ石方也・松井淳
  • Organizer: 第26回ポリマー材料フォーラム
• [Presentation] 高分子による配列，閉じ込めで生み出す電気化学機能 (2017)
  • Author(s): 松井淳
  • Organizer: 高分子東北支部会員増強
  • Invited
• [Presentation] 分子間電荷移動錯体高分子の薄膜構築 (2016)
  • Author(s): 北條健太, 松井 淳, 中山健一, 増原陽人, M. Scharber, P. Stadler, C. Yumusak, N. S. Sariciftci
  • Organizer: 第7回薄膜太陽電池セミナー
  • Place of Presentation: 山形大学工学部キャンパス (山形県米沢市)
  • Year and Date: 2016-03-14
• [Presentation] Organic solar cells fabricated from single layer of intramolecular charge transfer molecules (2016)
  • Author(s): T. Okura, C. Katagiri, J. Matsui,, M. C. Scharber, M. S. White, C. Yumusak, P. Stadler, N. S. Sariciftci, T. Yoshida, K.Nakayama
  • Organizer: International Symposium for the 80th Birthday of Prof. Alan J. Heeger, "Organic Electronics in the 21st Century"
  • Place of Presentation: JKU University (Austria)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Amphiphilic polyhedral silsesquioxanes (POSS) for self-assembly and ion conductive materials (2015)
  • Author(s): Jun Matsui, Misaki Takeda, Keita Kuroiwa, Tokuji Miyashita, Masaya Mitsuishi
  • Organizer: Pacifichem2015
  • Place of Presentation: Hawaii Convention center (USA)
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Photoconductivity of Single Cyrstals of Charge Transfer molecules (2015)
  • Author(s): Jun Matsui
  • Organizer: The 2nd Angel Symposium
  • Place of Presentation: Faculty of Engineering, Yamagata University (Yonezawa)
  • Year and Date: 2015-11-04
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Multicolor electrochromism in a single electrode LbL polymer film (2015)
  • Author(s): Kenta Hojo, Kenta Ono, Manabu Ishizaki, Katuhiko Kanaizuka, Masato Kurihara, Shin-ichi Kondo,Masaya Mitsuishi, Jun Matsui
  • Organizer: Kenta Hojo, Kenta Ono, Manabu Ishizaki, Katuhiko Kanaizuka, Masato Kurihara, Shin-ichi Kondo,Masaya Mitsuishi, Jun Matsui
  • Place of Presentation: Faculty of Engineering, Yamagata University (Yonezawa)
  • Year and Date: 2015-11-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 3層構造に由来する単一電極多色エレクトロクロミズムの視認化 (2015)
  • Author(s): 北條健太, 松井淳, 小野健太, 石崎学, 金井塚勝彦, 栗原正人, 近藤慎一, 三ツ石方也
  • Organizer: 第5回CSJ化学フェスタ-日本化学会秋季事業-
  • Place of Presentation: 第5回CSJ化学フェスタ- (東京都)
  • Year and Date: 2015-10-13
• [Presentation] 両親媒性シルセスキオキサンの合成とその機能性評価 (2015)
  • Author(s): 武田美沙希, 松井淳, 三ツ石方也, 黒岩敬太
  • Organizer: 第64回高分子討論会
  • Place of Presentation: 東北大学川内キャンパス (宮城県仙台市)
  • Year and Date: 2015-09-15
• [Presentation] 異種界面の電荷蓄積を用いた多色エレクトロクロミズムの視認化 (2015)
  • Author(s): 北條健太, 松井淳, 小野健太, 石崎学, 金井塚勝彦, 栗原正人, 近藤慎一, 三ツ石方也
  • Organizer: 北條健太, 松井淳, 小野健太, 石崎学, 金井塚勝彦, 栗原正人, 近藤慎一, 三ツ石方也
  • Place of Presentation: 東北大学川内キャンパス(宮城県仙台市)
  • Year and Date: 2015-09-15
• [Presentation] Multicolor electrochromism using charge trapping in heterodeposited polymer film (2015)
  • Author(s): Kenta Hojo, Jun Matsui, Kenta Ono, Manabu Ishizaki, Katuhiko Kanaizuka, Masato Kurihara, Shin-ichi Kondo, Masaya Mitsuishi
  • Organizer: 平成27年度化学系学協会東北大会
  • Place of Presentation: 弘前大学文京キャンパス (青森県弘前市)
  • Year and Date: 2015-09-12
• [Presentation] シルセスキオキサン誘導体からなるハイブリッドイオン伝導材料 (2015)
  • Author(s): 武田美沙希, 松井淳, 三ツ石方也, 黒岩敬太
  • Organizer: 第64回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター (北海道札幌市)
  • Year and Date: 2015-05-27
• [Presentation] Ru錯体含有高分子とプルシアンブルーナノ粒子からなる交互積層薄膜における電荷蓄積挙動 (2015)
  • Author(s): 北條健太, 松井淳, 小野健太, 石崎学, 金井塚勝彦, 栗原正人, 近藤慎一, 三ツ石方也
  • Organizer: 第64回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
  • Year and Date: 2015-05-27
• [Presentation] 自己組織化を目指した両親媒性ハイブリッド材料の合成 (2015)
  • Author(s): 赤塚亜紗美, 武田美沙希, 松井淳
  • Organizer: 錯体化学若手の会東北支部 第7回勉強会・山形大学無機系研究室合同セミナー・日本化学会 山形地区講演会
  • Place of Presentation: 山形大学理学部 (山形県山形市)