2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of microstructural technology using architecturally complex block copolymer
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16H04152
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
佐藤 敏文 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80291235)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 拓矢 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30525986)
磯野 拓也 北海道大学, 工学研究院, 助教 (70740075)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ミクロ相分離 / 自己組織化 / ブロックコポリマー / 特殊構造高分子 / 星形高分子 / 環状高分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、分岐構造および環状構造などを有する特殊構造ブロック共重合体（BCP）を精密合成し、各ポリマー構造とミクロ相分離構造の相関関係を系統的に明らかにし、5～10 nm程度の解像度を実現可能なBCPリソグラフィー技術への応用を目標とする。本年度は、両ブロック間の非相溶性が十分大きいと予想されるいくつかのBCPについてスターブロック型構造および多環状構造を導入することで、高分子構造がミクロ相分離挙動に与える影響を検討した。
オリゴ糖(Aセグメント)とポリブチルアクリレート(Bセグメント)からなるABジブロック型、ABAトリブロック型、および(AB)4スターブロック型BCPを原子移動ラジカル重合とクリック反応の組み合わせにより精密合成した。いくつかのサンプルについて小角X線散乱(SAXS)および原子間力顕微鏡(AFM)測定を行い、10 nm前後の極めて小さなドメイン間隔でシリンダーやスフィア状のミクロ相分離構造を示すことが判明した。また、スターブロック構造を有するBCPのミクロ相分離構造は基本的に各アームの分子量と体積分率に依存することを見出した。このことは、アーム数を増加させてBCP全体の分子量が増加しても極めて小さなドメイン間隔を維持できることを意味している。同様の傾向はオリゴ糖とポリスチレンからなるBCPでも見出された。
一方、親水性と疎水性のポリエーテルセグメントからなるBCPについて三つ葉および四つ葉などの多環状構造の導入を試みた。リビング開環重合とクリック環化法を駆使することで構造明確な多環状BCPを得ることに成功しており、現在そのミクロ相分離構造を詳細に検討している段階である。
以上の他、特殊構造を導入する前段階の検討として、π共役高分子や生分解性高分子などの様々なセグメントを含んだ新規BCPの合成を達成している。ここでミクロ相分離することが明らかになったBCPについて、次年度以降に分岐構造や環状構造を導入する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成28年度に予定していた「種々の分岐構造を有する特殊構造BCPの合成とミクロ相分離構造」および「種々の環状構造を有する特殊構造BCPの合成とミクロ相分離構造」の検討はほぼ達成できており、また、分岐構造がミクロ相分離挙動に与える影響に関する重要な知見を得ることが出来た。また、次年度以降の研究の足場となる特殊構造BCPの精密合成手法も確立することが出来た。このことから研究全体として予想以上に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度に合成した各サンプルについて順次ミクロ相分離構造を解析することで「BCPの特殊構造とミクロ相分離挙動」の相関関係を詳細に明らかにしていく。さらに、スターブロックや環状構造のみならず、ミクトアーム型やタッドポール型などを有する様々な特殊構造BCPの合成とミクロ相分離解析を実施するとともに、ここで得られた知見が様々なセグメントの組合わせからなるBCP一般に適応可能であるかを明らかにしていく。これらの検討を行った後、最終的に高解像度のBCPリソグラフィーに用いるBCPの分子設計法を提案する。
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