2016 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis of intramolecularly cross-linked block copolymers for controlling the self-assembled nanostructures
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15K17862
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
磯野 拓也 北海道大学, 工学研究院, 助教 (70740075)
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2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 分子内架橋 / ブロックコポリマー / メタセシス反応 / 自己組織化 / ミクロ相分離 / ミセル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、ブロックコポリマーリソグラフィーへの応用を志向し、10～20 nmオーダーでミクロ相分離を制御可能なブロックコポリマー（BCP）の設計指針を確立することである。これを達成するための鍵として「高分子鎖の広がり」に着目し、これを抑制する手段として分子内架橋構造をBCPに導入するという着想に至った。今年度は、分子内架橋構造を導入したいくつかのBCPを合成し、その自己組織化について検討した。
現在BCPリソグラフィーにおいて幅広く検討されているポリスチレン－block-ポリメタクリル酸メチル（PS-b-PMMA）に焦点をあて、分子内架橋構造の導入を検討した。リビングアニオン重合によりPMMAブロックにオレフィン側鎖を少量導入したPS-b-PMMAを調製した。昨年度までの検討で、Grubbs第2世代触媒を用いた分子内オレフィンメタセシスが分子内架橋に有用であることを見出しているので、この手法を前述のPS-PMMAに応用することでPMMAブロックを選択的に分子内架橋した。続いて、分子内架橋前後でのミクロ相分離構造の変化を確認するために小角X線散乱測定を行った。その結果、分子内架橋後のPS-PMMAは架橋前と比較してミクロ相分離の周期間隔が縮小されていた。したがって、分子内架橋による「高分子鎖の広がり」の抑制はミクロ相分離構造の微細化に有効な手段であることが明らかとなった。
また、ポリエチレンオキシドとポリカプロラクトンからなるBCPについてもオレフィンメタセシス反応を用いて分子内架橋を行った。架橋前後のBCPについて水中での自己組織化挙動を検討した結果、分子内架橋の程度に応じてミセルのサイズやモルフォロジーが変化することを見出した。したがって、BCPへの分子内架橋構造の導入はミクロ相分離だけでなく選択溶媒中でのミセル形成の制御にも有用であることが明らかとなった。
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