高分子の高次構造を鋳型とした特殊形態を有するナノスケール導電性物質の創製

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15310085
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 平尾 明 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (00111659)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉山 賢次 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (20282840)
• Keywords: リビングアニオン重合 / ポリ(ビニルフェニルスルホキシド) / 星型ポリマー / ブロック共重合体 / ミクロ相分離 / ナノ導電物質

Research Abstract

リビングアニオン重合を用いて、末端にジメチルアミノ基を1個、及び2個導入したポリ(ビニルフェニルスルホキシド)を合成した。同様にリビングアニオン重合より合成した末端カルボキシ化ポリスチレンと溶液中で混合することで、イオン結合を経由した、ポリ(ビニルスルホキシド)とポリスチレンから構成された全く新しいブロック共重合体と3本腕の星型ポリマーの合成に成功した。SEC測定では、測定中にイオン解離が起きるため同定が出来なかったが、静的光散乱法により絶対分子量を求めた結果、計算値と良く一致しており、目的のポリマーが合成できていることが明らかになった。得られたポリマーは、フィルムにキャストした後、150℃で1時間処理すると、ポリ(ビニルスルホキシド)セグメントが脱スルフェン酸により、定量的に導電性のポリアセチレン鎖に変換される。ヨウ素でポリアセチレンを染色後透過型電子顕微鏡で測定すると、フィルム全体にわたって鮮明な交互ラメラ(層状)構造が観察された。従って、予想通りに分子レベルでミクロ相分離をして、幅40nmのナノ構造体を形成していることが見出された。そしてその一方はポリアセチレン部分で構成されていることから、導電性ナノラメラ組織体が出来たことになり、マクロ的には異方性フィルムとなる。星型ポリマーでこのように鮮明なナノ構造体が観察された初めての例である。現在、フィルムを酸処理することでポリスチレン部分を除き、ポリアセチレンのみで形成された均一な厚さ40nmナノシートを単離し同定中である。
さらにポリ(α-メチルスチレン)とポリ(ビニルスルホキシド)からなる新規の3本腕の星型ポリマーをリビングアニオン重合法により合成に成功した。腕数、腕ポリマーの分子量が厳密に制御されている。さらに加熱処理により、初めてポリ(α-メチルスチレン)とポリアセチレンから構成された星型ポリマーが得られた。ミクロ相分離と電子線によるポリ(α-メチルスチレン)の除去を検討中である。

Research Products

• [Publications] A.Hirao, Y.Tokuda: "Synthesis of Well-Defined Star-Branched Polymers by Coupling Reactions of Polymer Anions Consisting of Two Polymer Chains with Chain-End-Functionalized Polystyrenes with Benzyl Bromide Moieties"Macromolecules. 36(16). 6081-6086 (2003)
• [Publications] M.Kitamura, N.Haraguchi, K.Sugiyama, T.Higashihara, A.Hirano, J-H.Ahn, J-S.Lee: "Synthesis of Well-Defined Star-Branches Polymers by Using Chain-End-Functionalized Polystyrenes with a Definite Number of 1,3-Butadienyl Groups and Its Derivatized Functions"Macromolecules. 36(18). 6730-6738 (2003)
• [Publications] N.Haraguchi, A.Hirao: "Synthesis of Well-Defined Star-Linear Block Polystyrenes by Coupling Reactions of Chain-End Functionalized Polystyrenes with a Definite Number of Benzyl Bromide Moieties with Polystyryllithiums"Macromolecules. 36(25). 9364-9379 (2003)
• [Publications] A.Hirao, A.Matsuo: "Synthesis of Chain-End-Functionalized Poly(methyl methacrylate)s with a Definite Number of Benzyl Bromide Moieties and Their Application to Star-Branched Polymers"Macromolecules. 36(26). 9742-9751 (2003)
• [Publications] 平尾 明: "高分子化学の最近の進歩とナノテクノロジー、21世紀の材料革命を目指して"化学と教育. 50巻2号. 140-142 (2002)
• [Publications] A.Hirao, S-W.Ryu: "Selected Topics in Polymer Science in the Pacific Rim"Wiley-VCH. 292 (2003)