Cooperative Dynamics of Guest Molecules Confined in Nano-space of Polymer Cocrystals and the Exploration as a Functional Material

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05601
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35020:Polymer materials-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: URAKAWA OSAMU 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (70273539)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 正志 大阪大学, 理学研究科, 教授 (80201937)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: シンジオタクチックポリスチレン / δ相 / ε相 / 包接 / ゲスト分子 / 誘電緩和 / ダイナミクス

Outline of Final Research Achievements

We examined the dynamics of various guest molecules accommodated in the two types of co-crystalline structures of syndiotactic polystyrene (sPS), δ and γ phases, by dielectric relaxation measurements. We found that the main factor controlling the guest molecular motion was the length of the guest molecules. Comparing the δ- and ε-phases, we discovered that the former structure strongly constrains the guest motion and makes the relaxation times longer and the activation energies higher. When the sPS film was stretched and oriented, the dielectric relaxation strength increased for the δ phase and decreased for the ε phase. This result indicates the anisotropic motion of guest molecules: the rotational axes are parallel and perpendicular to the sPS chain axis in the δ and ε phases, respectively.

Free Research Field

高分子物性

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

sPSに包接された極性ゲスト分子のダイナミクスが，分子サイズ（長軸の長さ）によって概ね決定されること明らかにした．これは，拘束された分子の運動を一般化したという意味で学術的に意義がある．また，すべてのゲスト分子で緩和時間の温度依存性がアレニウス形となったことは，孤立分子がガラス化しないことを示しており，ガラス転移という現象の本質が垣間見えた点でも意義がある．更に，sPSという汎用高分子を，誘電メモリーやエレクトレットデバイス等の機能性材料とするために，ゲスト分子サイズが主な制御因子となることを見出した点は，社会実装のために重要な成果である．