2017 Fiscal Year Annual Research Report
架橋反応を鍵としたミクロ相分離挙動の制御による非対称ラメラ構造の構築
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17J01057
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
渡部 航大 北海道大学, 大学院総合化学院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | ミクロ相分離構造 / 非対称ラメラ / 架橋反応 / ブロック共重合体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は「非対称ラメラ状のミクロ相分離構造構築」のために、当初予定していた "相分離誘起後の架橋" ではなく修士までの研究で行っていた "相分離前の分子内架橋" によるアプローチを検討した。ブロック共重合体(BCP)としてポリスチレン-block-ポリラクチド (PS-b-PLA)を選択し、PSブロックにランダムに導入した架橋点を大希釈条件下において分子内で反応させた。分子量や架橋点導入率の異なる一連の前駆体BCPを合成・架橋し、PSドメインが分子内で架橋されたPS-b-PLA(PS(cl)-b-PLA)が問題なく得られたことを各種分析法により確認した。続いて、得られた一連の直鎖状PS-b-PLAおよび分子内架橋型PS(cl)-b-PLAについて、そのミクロ相分離挙動を小角X線散乱(SAXS)測定により詳細に解析した。なおSAXS測定については、研究計画通りシンクロトロン(Photon Factory)のビームタイムを当該研究室で獲得し放射光を用いて行った。測定の結果、合成した一連のBCPは狙い通りラメラ状のミクロ相分離構造を形成していることが確認され、PS(cl)-b-PLAの周期間隔は対応するPS-b-PLAのそれよりも小さくなっていることが判明した。また、SAXSプロファイルの形状より、架橋前は二層が対称な厚さのラメラ構造だったのに対して架橋後は非対称なラメラ構造となっていることが確認された。非対称度はPS-b-PLAへの架橋点導入率 (架橋密度) の増加に伴って大きくなり、最大でPSドメイン/PLAドメイン=1/2の非対称構造となっていることが明らかとなった。今後はプロファイルフィッティングなどを行うことでより詳細にSAXS結果を解析し、さらに高非対称なラメラ構造を構築するための分子設計指針を得たい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当概年度は研究目的を遂行するため、架橋部位を有するブロック共重合体の合成を行った。当初予定していたアプローチとは異なる方法で研究を進めたが、目的である「非対称ラメラ構造の構築」は達成されているため進行状況は順調と言ってよい。また、当研究室では経験のなかったシンクロトロンを使った X 線構造解析にも挑戦し、X 線散乱を専門とする外国人留学生とも頻繁にディスカッションを行うことで技術・知識ともに大きく進歩していると考える。現在、さらに高度なシミュレーション解析なども勉強中である。
研究成果の公表にも意欲的に努め、当該年度は 1 件の国際学会および 1 件の国内学会で研究発表を行った。現在その成果を国際学術誌にて報告するため、論文執筆を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
二年目は上記研究の発展に加えて、当初予定していた相分離誘起後の架橋にも挑戦したいと考えている。一年目で架橋性官能基を備えた PS-b-PLA を得られたので新たに BCP を合成する必要はなく、同ポリマーを相分離させた後に架橋処理を施すという手順を踏むことで滞りなく実験が進展すると考えている。得られた結果を一年目のアプローチによる結果と比較検証し、合成ステップへのフィードバックを行う予定である。また、最終目標であるリソグラフィー技術への応用を念頭に置いて、薄膜中でのミクロ相分離挙動についても調査を開始したいと考えている。
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