ブロック共重合体準希薄溶液中で選択溶媒に誘起されたミクロ相分離構造のダイナミクス

• Project Area: Creation of non-equilibrium soft matter physics: Structure and dynamics of mesoscopic systems
• Project/Area Number: 21015011
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 岡本 茂 名古屋工業大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (50262944)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥7,200,000 (Direct Cost: ¥7,200,000); Fiscal Year 2010: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2009: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000)
• Keywords: ブロック共重合体 / 準希薄溶液 / 選択溶媒 / 巨大グレイン / フォトニック結晶 / 小角X線散乱 / レオロジー / 小角中性子散乱 / 超高分子量 / ミクロ相分離構造 / ダイナミクス / 中性子散乱

Research Abstract

申請者はこれまでに、この超高分子量ブロック共重合体の準希薄溶液に貧溶媒を添加することによりミクロ相分離が誘起され、秩序-無秩序転移点近傍で「単結晶」様の巨大グレインを自己組織に形成することを発見した。前年度は、貧溶媒の添加によりミクロ相分離が誘起された原因を調査し、共通溶媒と貧溶媒の混合溶媒が強い選択溶媒として機能したことが分かってきた。さらに、貧溶媒を添加することにより共通溶媒までもが一方の相から他方の相に偏って体積分率の大きな変化が起こることが分かった。そこで、高分子や溶媒に重水素化物を用いて、小角X線散乱法および小角中性子散乱法により分子鎖の広がりや相分離構造の変化とグレイン成長のメカニズムを詳細に調べた。また、この様な準希薄溶液中でのミクロ相分離構造のダイナミクスには興味が持たれるので、動的粘弾性も行った。中性子散乱測定は22年度前期と後期の2回の実験を計画していた。前期において測定試料の濃度や組成の最適化を行った。後期の実験機会は原子炉の長期メンテナンスのためビームタイムの配分がなかったため、実験できなかった。そこで、小角X線散乱法によるグレイン構造の成長メカニズムについて検討した。高温において無秩序状態にしたのち、室温に温度降下したところ、まず、温度変化(偏斥力変化)による構造周期の変化が見られた。それが、終了するとともにグレイン構造形成が開始し、粘弾性測定における平坦部領域が広い周波数領域で観測され始める事が分かった。また、構造の規則性(散乱ピークの半値幅の低下)は周期の変化期とグレイン構造の成長期の2段階で起こる事が分かった。

Research Products

• [Journal Article] Microphase Separation Induced by a Differentiating Non-Solvent in a Semi-Dilute Solution of an Ultra-High-Molecular-Weight Block Copolymer (2011)
  • Author(s): K.Ando, T.Yamanaka, S.Okamoto, et al.
  • Journal Title: Journal of the Society of Materials Science Japan Volume: 60 Pages: 24-28
  • NAID: 130000435132
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 高分子ブロック共重合体を用いたフォトニック結晶の創成 (2010)
  • Author(s): 岡本茂
  • Journal Title: 高分子 Volume: 59 Pages: 334-335
  • NAID: 10026212017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] フォトニック結晶としてのブロックポリマー (2010)
  • Author(s): 岡本茂
  • Journal Title: EKISHO Volume: 14
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 高分子ブロック共重合体を用いたフォトニック結晶の創製 (2010)
  • Author(s): 岡本茂
  • Journal Title: 日本画像学科誌 Volume: 49
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] SCFT simulation and SANS study on spatial distribution of solvents in microphase separation induced by a differentiating non-solvent in a semi-dilute solution of an ultra-high-molecular-weight block copolymer (2010)
  • Author(s): K.Ando, T.Yamanaka, S.Okamoto, et al.
  • Journal Title: J.Phys.: Conf.Ser. Volume: 247
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Microphase separation induced by differentiating non-solvent in a semi-dilute solution studied by rheometry and SANS (2010)
  • Author(s): K.Ando, T.Yamanaka, S.Okamoto, et al.
  • Journal Title: IOP Conf.Series : Mater.Sci.and Eng. Volume: 14
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gelation of Photonic Microdomain Structures Formed in Semi-Dilute Solutions of Ultra-High-Molecular-Weight Polystyrene-b-Polybutadiene with Various Polybutadiene Contents (2010)
  • Author(s): S.Okamoto, S.Ito, K.Ando, et al.
  • Journal Title: IOP Conf.Ser.: Mater.Sci.and Eng. Volume: 14
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spontneous Perpendicular Orientation of Cylindrical Microdomains in a Block Copolymer Thick Film (2009)
  • Author(s): Shinichi Sakurai
  • Journal Title: Macromolecules 42 Pages: 2115-2121
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photonic Crystals Fabricated with Block Copolymers (2009)
  • Author(s): Shigeru Okamoto
  • Journal Title: 日本結晶成長学会誌 36 Pages: 44-48
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Photonic Crystals Fabricated in Semi-Dilute Solutions of Ultra-High-Molecular-Weight Block Copolymers (2011)
  • Author(s): S.Okamoto, K.Ando, Y.Yoshida, et al.
  • Organizer: POLYCHAR 19
  • Place of Presentation: Kathmandu, Nepal(招待講演)
  • Year and Date: 2011-03-21
• [Presentation] Growth and Connectivity of Grains Studied by Rheology and SAXS (2011)
  • Author(s): A.Matsushita, S.Okamoto, E.Tamura, et al.
  • Organizer: POLYCHAR 19
  • Place of Presentation: Kathmandu, Nepal
  • Year and Date: 2011-03-21
• [Presentation] Ordering' of Microphase-separated Structures Induced by Mechanical Stimuli in a Semidilute Solution of an Ultra-high-molecuar-weight Block Copolymer (2011)
  • Author(s): T.Suzuki, K.Ando, S.Okamoto, et al.
  • Organizer: 6th International Workshop for East Asian Young Rheologist
  • Place of Presentation: Yamagata, Japan
  • Year and Date: 2011-01-21
• [Presentation] Anisotropic Nonlinear Optical Properties of Gold Nanorods introduced in Block Copolymers (2011)
  • Author(s): A.Iwata, S.Okamoto, T.Hayakawa, et al.
  • Organizer: 6th International Workshop for East Asian Young Rheologist
  • Place of Presentation: Yamagata, Japan
  • Year and Date: 2011-01-20
• [Presentation] Grain Growth Process Studied by SAXS and Rheology (2011)
  • Author(s): A.Matsushita, S.Okamoto, E.Tamura, et al.
  • Organizer: 6th International Workshop for East Asian Young Rheologist
  • Place of Presentation: Yamagata, Japan
  • Year and Date: 2011-01-20
• [Presentation] Giant single crystals of block copolymers (2010)
  • Author(s): S.Okamoto, K.Ando, K.Sato, et al.
  • Organizer: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • Place of Presentation: Honolulu, US(招待講演)
  • Year and Date: 2010-12-18
• [Presentation] The evaluation of distribution of differentiating non-solvent in the semi-dilute block copolymer solution (2010)
  • Author(s): K.Ando, S.Okamoto, N.Sakamoto, et al.
  • Organizer: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
  • Place of Presentation: Honolulu, US
  • Year and Date: 2010-12-17
• [Presentation] 準希薄溶液中において選択溶媒に誘起されたミクロ相分離構造の選択溶媒濃度依存性とゲル化過程の観察 (2010)
  • Author(s): 青山洸幸、佐藤和大、岡本茂, ほか
  • Organizer: 第54回日本学術会議材料工学連合講演会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2010-10-26
• [Presentation] 準希薄溶液中で形成されるミクロドメイン構造の秩序化過程 (2010)
  • Author(s): 松下明史、岡本茂、田村英子、井上正志
  • Organizer: 第54回日本学術会議材料工学連合講演会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2010-10-26
• [Presentation] 分化誘導非溶媒によりブロック共重合体準希薄溶液中で誘起される普遍的なミクロ相分離 (2010)
  • Author(s): 安藤幸治、岡本茂、坂本直紀, ほか
  • Organizer: 第54回日本学術会議材料工学連合講演会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2010-10-26
• [Presentation] 準希薄溶液中で形成されるミクロドメイン構造の秩序形成過程 (2010)
  • Author(s): 松下明史、岡本茂、田村英子、井上正志
  • Organizer: 第22回高分子加工技術討論会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2010-10-25
• [Presentation] 準希薄溶液中で様々な分化誘導非溶媒を用いて誘起されたミクロ相分離現象の普遍性 (2010)
  • Author(s): 安藤幸治、岡本茂、坂本直紀, ほか
  • Organizer: 第22回高分子加工技術討論会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2010-10-25
• [Presentation] 準希薄溶液中において選択溶媒に誘起されたミクロ相分離構造の選択溶媒濃度依存性 (2010)
  • Author(s): 青山洸幸、佐藤和大、安藤幸治, ほか
  • Organizer: 第59回高分子討論会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2010-09-16
• [Presentation] 超高分子量ジブロックコポリマー準希薄溶液中の揺動印加による高秩序化 (2010)
  • Author(s): 鈴木貴行、安藤幸治、岡本茂, ほか
  • Organizer: 第59回高分子討論会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2010-09-16
• [Presentation] ブロック共重合体準希薄溶液中で分化誘導非溶媒により誘起されたミクロ相分離現象の普遍性 (2010)
  • Author(s): 安藤幸治、山中孝彦、岡本茂, ほか
  • Organizer: 第59回高分子討論会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2010-09-15
• [Presentation] 超高分子量ジブロック共重合体への異なる形態の金微粒子添加による光学非線形性の向上 (2010)
  • Author(s): 岩田朗宏、岡本茂、早川知克, ほか
  • Organizer: 第59回高分子討論会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2010-09-15
• [Presentation] Universality of microphase separation induced by strongly selective solvents in semi-dilute solutions of block copolymers (2010)
  • Author(s): S.Okamoto, K.Ando, Y.Yoshida, et al.
  • Organizer: International symposium on Non-Equilibrium Soft Matter
  • Place of Presentation: Nara, Japan(招待講演)
  • Year and Date: 2010-08-17
• [Presentation] Microdomain Structures Formed in Semi-Dilute Solutions of Ultra-High-Molecular-Weight PS-b-PB Induced by Differentiating Non-Solvent (2010)
  • Author(s): S.Okamoto, K.Sato, S.Ito, et al.
  • Organizer: 5th Pacific Rim Conference on Rheology
  • Place of Presentation: Sapporo, Japan
  • Year and Date: 2010-08-05
• [Presentation] SANS, Rheometry and Computer Simulation Studies on Formation Mechanism of Microdomain Structures Induced by a Differentiating Non-Solvent in a Semi-dilute Solution (2010)
  • Author(s): K.Ando, T.Yamanaka, S.Okamoto, et al.
  • Organizer: 5th Pacific Rim Conference on Rheology
  • Place of Presentation: Sapporo, Japan
  • Year and Date: 2010-08-05
• [Presentation] Laser Resonator with Lower Threshold Fabricated using Giant Grains of microdomain structures in Semi-dilute Solutions of ultra-high-molecular-weight block copolymers (2010)
  • Author(s): S.Okamoto, N.Shiba, K.Ando, et al.
  • Organizer: 第59回高分子年次大会
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan
  • Year and Date: 2010-05-26
• [Presentation] SAXS Study of Microdomain Structures formed in Semi-Dilute Solutions of Ultra-high-Molecular-Weight Block Copolymers (2010)
  • Author(s): S.Okamoto, K.Sato, S.Ito, et al.
  • Organizer: 第59回高分子年次大会
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan
  • Year and Date: 2010-05-26
• [Presentation] Formation mechanism of Microdomain Structure Induced by Differentiating Non-solvent in Semi-dilute Solutions studied by SANS, Rheometry, and Computer Simulation (2010)
  • Author(s): K.Ando, T.Yamanaka, S.Okamoto, et al.
  • Organizer: 第59回高分子年次大会
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan
  • Year and Date: 2010-05-26
• [Presentation] Formation Mechanism of Microdomain Structure Induced by a Differentating Non-solvent (2010)
  • Author(s): 安藤幸治
  • Organizer: The 5^<th> International Workshop for East Asian Young Rheologists
  • Place of Presentation: Pusan National Univ, Korea
  • Year and Date: 2010-01-21
• [Presentation] 準希薄溶液中において選択的貧溶媒添加により誘起されるミクロ相分離構造の形成メカニズム-小角中性子散乱法、レオロジー法および計算機シミュレーションによるアプローチ- (2009)
  • Author(s): 角幸治
  • Organizer: 第39回結晶成長国内会議NCCG-39
  • Place of Presentation: 名古屋大学、名古屋
  • Year and Date: 2009-11-14
• [Presentation] ポリスチレン・ポリブタジエン超高分子量ブロック共重合体準希薄溶液中で選択溶媒に誘起されたミクロ相分離構造とグレイン形成メカニズムの解明 (2009)
  • Author(s): 大平真以
  • Organizer: 第39回結晶成長国内会議NCCG-39
  • Place of Presentation: 名古屋大学、名古屋
  • Year and Date: 2009-11-12
• [Presentation] Wavelength-Variable Laser Resonator Fabricated Using a Giant Grain Formed in a Semi-Dilute Solution of an Ultra-High-Molecular-Weight Blo ck Copolymer (2009)
  • Author(s): Shigeru Okamoto
  • Organizer: The 1^<St> FAPS Polymer Congress
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、名古屋
  • Year and Date: 2009-10-22
• [Presentation] Giant Grain Formation in a Semi-Dilute Solution of an Ultra-High-Mole cular-Weight Block Copolymer and its Application to Photonic Crystals (2009)
  • Author(s): Shigeru Okamoto
  • Organizer: The 1^<St> FAPS Polymer Congress
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、名古屋
  • Year and Date: 2009-10-21
• [Presentation] Microphase Separation and Order-Order Transition Induced by Non-Solent in a Semi-Dilute solution of an Ultra-High-Molecular-Weight Block Copolymer (2009)
  • Author(s): Koji Sumi
  • Organizer: The 1^<St> FAPS Polymer Congress
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場、名古屋
  • Year and Date: 2009-10-21
• [Presentation] ポリスチレン・ポリブタジエン超高分子量ブロック共重合体溶液中で選択溶媒を用いたポリブタジエンの体積分率変化と高秩序ドメイン構造のゲル化による構造安定性への影響 (2009)
  • Author(s): 大平真以
  • Organizer: 第53回日本学術会議材料工学連合講演会
  • Place of Presentation: 京大会館、京都
  • Year and Date: 2009-10-19
• [Presentation] 超高分子量ブロック共重合体溶液準希薄溶液において選択的貧溶媒添加により誘起されるミクロ相分離構造の形成メカニズム (2009)
  • Author(s): 角幸治
  • Organizer: 第53回日本学術会議材料工学連合講演会
  • Place of Presentation: 京大会館、京都
  • Year and Date: 2009-10-19
• [Presentation] 超高分子量ブロック共重合体準希薄溶液中で形成される巨大グレインを用いたレーザー共振器- (2009)
  • Author(s): 芝尚紀
  • Organizer: 第53回日本学術会議材料工学連合講演会
  • Place of Presentation: 京大会館、京都
  • Year and Date: 2009-10-19
• [Presentation] Formation and Electric-Field-Induced Alignment of Highly-Ordered Micr odomain Structures in a Semi-Dilute Solution of a Block Copolymer (2009)
  • Author(s): Shigeru Okamoto
  • Organizer: XIV International Conference on Small-Angle Scattering
  • Place of Presentation: Oxford Univ., UK
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] Microphase Separation Induced by Highly-Selective-Solvent in a Semi-Dilute Solution of an Ultra-High-Molecular-Weight Block Copolymer (2009)
  • Author(s): Koji Sumi
  • Organizer: XIV International Conference on Small-Angle Scattering
  • Place of Presentation: Oxford Univ., UK
  • Year and Date: 2009-09-14
• [Presentation] Microphase Separtion Induced by Highly-Selective-Solvent in a Semi-Dilute Solution Studied by Rheometry and SANS (2009)
  • Author(s): Koji Sumi
  • Organizer: Synchrotron Radiation in Polymer Science 4
  • Place of Presentation: Rolduc Abbey, the Netherlands
  • Year and Date: 2009-09-11
• [Presentation] Formation and Fixation of Microdomain Structures in Semi-Dilute Solutions of Ultra-High-Molecular-Weight Block Copolymers and its Application for Photonic Crystals (2009)
  • Author(s): Shigeru Okamoto
  • Organizer: Synchrotron Radiation in Polymer Science 4
  • Place of Presentation: Rolduc Abbey, the Netherlands
  • Year and Date: 2009-09-10
• [Presentation] Small-Angle X-ray and Neutron Scattering Study on Microphase Separation Induced by Non-Solvent in a Semi-Dilute Solution of an Ultra-High-Molecular-Weight Block Copolymer (2009)
  • Author(s): Shigeru Okamoto
  • Organizer: International Conference on Neutron and X-ray Scattering 2009
  • Place of Presentation: Putra World Trade Center, Kuala Lumpur, Malaysia
  • Year and Date: 2009-06-29
• [Presentation] 低濃度溶液中において選択溶媒に誘起されたミクロ相分離の特徴とその動的性質 (2009)
  • Author(s): 岡本茂
  • Organizer: 第64回繊維学会年次大会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀、東京
  • Year and Date: 2009-06-12
• [Presentation] 超高分子量ブロック共重合体準希薄溶液中で形成される巨大グレインを用いた波長可変レーザー共振器 (2009)
  • Author(s): 芝尚紀
  • Organizer: 第58回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場、神戸
  • Year and Date: 2009-05-28
• [Presentation] ポリスチレン・ポリブタジエン超高分子量ブロック共重合体溶液中に形成される高秩序ミクロドメイン構造のゲル化による構造安定化に与えるブタジエン分率の影響 (2009)
  • Author(s): 大平真以
  • Organizer: 第58回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場、神戸
  • Year and Date: 2009-05-28
• [Presentation] 超高分子量ブロック共重合体準希薄溶液中において貧溶媒添加により誘起されるミクロ相分離と秩序秩序転移 (2009)
  • Author(s): 角幸治
  • Organizer: 第58回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場、神戸
  • Year and Date: 2009-05-27
• [Presentation] 超高分子量ブロック共重合体準希薄溶液中で形成される様々なモルホロジーを有する巨大グレインの成長過程 (2009)
  • Author(s): 宮田杏美
  • Organizer: 第58回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場、神戸
  • Year and Date: 2009-05-27
• [Presentation] 超高分子量ブロック共重合体を用いた巨大単一グレインの創成とフォトニック結晶への応用 (2009)
  • Author(s): 岡本茂
  • Organizer: 高分子学会光反応・電子用材料研究会
  • Place of Presentation: 東京理科大学、東京
  • Year and Date: 2009-05-12
• [Remarks]
  • URL: http://softmatter.jp/report.htm
• [Remarks]
  • URL: http://softmatter.jp/gyoseki_c/cat/a01/okamoto-g
• [Remarks]
  • URL: http://okamotolab.web.nitech.ac.jp/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://softmatter.jp/document/act2009/2009A01-12okamotos.pdf
• [Remarks]
  • URL: http://softmatter.jp/gyoseki_c/cat/a01/okamoto-g