2021 Fiscal Year Annual Research Report
Design of block copolymer to create single-nanosized microphase structure
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19H02769
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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, 准教授 (70740075)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ミクロ相分離 / ブロック共重合体 / 特殊構造高分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、ミクロ相分離構造の周期間隔を5nm程度に制御する新規方法論の確立を目指して、様々な分子設計のブロック共重合体（BCP）を合成し、各ポリマー構造とミクロ相分離構造の詳細な相関関係を系統的に明らかにしようとするものである。本年度は下記の2点について重点的に検討を行った。
①単環状ブロック共重合体の薄膜中におけるミクロ相分離挙動の検討：ポリエーテル主鎖からなる環状BCPおよびtadpole型BCPの薄膜をシリコンぎ板状に作成し、斜入射小角X線散乱法により薄膜中でのミクロ相分離構造を詳細に解析した。その結果、環状BCPとtadpole型BCPが形成するミクロ相分離構造の周期間隔は直鎖状BCPと比較して25～50%程度減少することがわかった。また、対応する直鎖状BCPでは秩序性と配向性が低いミクロ相分離構造を形成する一方、環状ユニットを含むBCPは長距離秩序性と配向性に優れたミクロ相分離構造を形成することを見出した。このことから、環状構造の導入がミクロ相分離構造の微細化だけでなく、超距離秩序性の向上にも寄与することを明らかにした。
②多環状ブロック共重合体の薄膜中におけるミクロ相分離挙動の検討：①で用いたBCPと同一の主鎖構造を有する多環状BCPについても薄膜中でのミクロ相分離挙動を検討した。既に2つの環状ユニットからなる8の字型BCPについて検討を行っていたが、その際、直鎖状BCPと比較してミクロ相分離構造の周期間隔が最大72%減少することを見出した。今回、さらに環状ユニット数を増やした三つ葉型BCPで検討を進めたところ、最小で6 nmの周期間隔が得られ、直鎖状BCPと比較して76%もの周期間隔縮小が実現された。以上より、環状トポロジーの導入によりシングルナノサイズのミクロ相分離構造の構築に成功した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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