イオン液体を利用した光誘起型高分子材料の創出と高機能化

• Project Area: New Horizons of Photochromism: Customized Molecular Design and Novel Applications
• Project/Area Number: 21021008
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 小久保 尚 横浜国立大学, 工学研究院, 特別研究教員 (80397091)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡邉 正義 横浜国立大学, 工学研究院, 教授 (60158657)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥4,600,000 (Direct Cost: ¥4,600,000); Fiscal Year 2010: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 2009: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
• Keywords: アゾベンゼン / イオン液体 / LCST型相挙動 / UCST型相挙動 / イオンゲル微粒子

Research Abstract

イオン液体は陽イオン、陰イオンのみから構成される室温で液体の物質であり、高安定性、高導電性でかつ不揮発性、不燃性という非常に優れた特性を持つ。我々はイオン液体を高分子鎖に包括したイオンゲルを用いることにより水や有機溶媒などの分子性液体を包括した従来の高分子ゲルデバイスよりも安定でより高機能なデバイスを提案してきた。本研究では「フォトクロミック化合物」を「イオン液体」と「高分子」と融合することで、従来に無い新規機能性材料を提案することを目的としている。
イオン液体中で低温相溶・高温相分離のLCST型相挙動を示すポリベンジルメタクリレートにアゾベンゼンを化学的に結合させたゲルを作製し、光(紫外光、可視光)照射による相転移温度の違いを利用したゲルの膨潤・収縮の光制御を試みた。さらにイオン液体中で高温相溶・低温相分離のUCST型相挙動を示す、ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)の一部にアゾベンゼンを結合させた高分子のイオン液体中における相挙動についても調査した。高分子はリビングラジカル重合の一つであるRAFT重合を駆使して、分子量分布が1.2以内のものを用いた。代表的なイオン液体である[C_2mim][NTf_2]中でこの高分子は、紫外光照射時に約11℃、可視光照射時に約23℃で相転移を示した。LCST型相挙動の際と同様に、USCT型の場合も光照射によって大きな相転移温度の違いを見出すことに成功した。またイオン液体を[C_4mim][PF_6]にすると紫外光・可視光照射時の相転移温度がそれぞれ約60℃、約85℃と大きな変化を示すことを見出した。相転移温度は高分子の分子量、アゾベンゼン含有率、イオン液体構造によって制御することが可能であり、この現象を利用した新規ソフトマテリアルへの応用が期待できるものと考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Structural effects of polyethers and ionic liquids in their binary mixtures on lower critical solution temperature liquid-liquid phase separation (2011)
  • Author(s): K.Kodama, R Tsuda, K.Niitsuma, T.Tamura, T.Ueki, H.Kokubo, M.Watanabe
  • Journal Title: Polymer Journal Volume: 43 Pages: 242-248
  • NAID: 10027789351
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photoisomerization-induced Tunable LCST Phase Separation of Azobenzene containing Polymers in an Ionic Liquid (2009)
  • Author(s): T.Ueki, A.Yamaguchi, N.Ito, K.Kodama, J.Sakamoto, K.Ueno, H.Kokubo, M.Watanabe
  • Journal Title: Langmuir 25 Pages: 8845-8848
  • Peer Reviewed
• [Presentation] アゾベンゼン含有高分子を一成分とするブロック共重合体のイオン液体中におけるUCST型相転移を利用した温度/光誘起自己組織化 (2011)
  • Author(s): 中村祐太郎
  • Organizer: 第22回高分子ゲル研究討論会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2011-01-12
• [Presentation] Photo-induced self-assembly of multi-stimuli responsive block copolymers in an ionic liquid. (2010)
  • Author(s): 中村祐太郎
  • Organizer: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies(Pacifichem)2010
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii
  • Year and Date: 2010-12-17
• [Presentation] Preparation of Photochromic Ionic Liquids and Their Functionalization (2010)
  • Author(s): 小久保尚
  • Organizer: The 6th International Symposium on Organic Photochromism(ISOP2010)
  • Place of Presentation: 日石横浜ホール
  • Year and Date: 2010-10-20
• [Presentation] イオン液体を溶媒に用いた多重刺激応答性ブロック共重合体の光誘起自己組織化現象 (2010)
  • Author(s): 中村祐太郎
  • Organizer: 第59回高分子討論会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2010-09-15
• [Presentation] Photo-induced phase changes of polymers and polymer gels in an ionic liquid (2009)
  • Author(s): 山口鮎子
  • Organizer: Gelsympo 2009
  • Place of Presentation: 関西大学
  • Year and Date: 2009-12-03
• [Presentation] イオン液体中における高分子ゲルの光誘起相転移現象 (2009)
  • Author(s): 山口鮎子
  • Organizer: 第58回高分子討論会
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2009-09-18
• [Presentation] Photo-induced phase transition of polymer gels in an ionic liquid (2009)
  • Author(s): 山口鮎子
  • Organizer: 3^<rd> International Congress on Ionic Liquid
  • Place of Presentation: Cairns, Australia
  • Year and Date: 2009-06-01