2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Liquid-Crystalline Polymer Membranes Forming Three-Dimensional Gyroid Nanopores
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15K13780
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
吉尾 正史 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (60345098)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | カラムナー液晶 / キュービック液晶 / ナノ相分離 / 水素結合 / 光重合 / ナノ空孔 / 高分子膜 / 分離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、ジャイロイド極小界面を持つ三次元ナノチャンネル空孔を有するナノ濾過膜を創製することである。
本研究では、イミダゾール基を持つくさび形分子とベンゼンスルホン酸の2成分組織化により、カラムナー液晶相・双連続キュービック液晶相・スメクチック液晶相を発現させることに成功した。同様の分子組織化アプローチにより、スルホン酸基を持つくさび形分子とイミダゾールからなる2成分系混合物においてもカラムナー液晶相および双連続キュービック液晶相を構築することができた。
また、光解離性ニトロベンジル基を有するイミダゾリウム型イオン性カラムナー液晶の構築にも成功した。可視光領域に光増感するラジカル開始剤を用いて、液晶状態で可視光重合することにより高分子フィルム化したのち、紫外線照射することでニトロベンジル基を分解し、イオン基を溶媒洗浄することでナノ空孔を有する高分子膜を創製することに成功した。
さらに、アルキル鎖末端にアクリレート基を有する1,2-ジオール化合物を合成し、イミダゾリウム型イオン液体と複合化することにより、室温でテトラゴナルカラムナー液晶相を発現させることができた。液晶状態で光ラジカル重合したのち、カラムの中心に組織化されたイオン液体を溶媒洗浄することによりナノ空孔を形成することもできた。ポリスルフォン多孔質膜上で液晶ナノ空孔膜を形成し、限外濾過実験を行った結果、水溶性色素のローズベンガルをほぼ完全に除去することができた。本研究では、液晶自己組織化を用いた新しいアプローチにより、規則的なナノ空孔を有する高分子分離膜を創製することに成功した。
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