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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Fabrication of Polymeric Materials based on Synergetic Effects of Electrolysis and Electrophoresis

Research Project

Project/Area Number 20H02796
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

稲木 信介  東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (70456268)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywordsバイポーラ電気化学 / 導電性高分子 / 電解重合 / 電気泳動 / 微細構造プロセス / 高濃度電解液
Outline of Annual Research Achievements

π共役高分子やレドックス活性高分子(以下、導電性高分子)はその電荷移動特性や光学的特性、電気化学特性などから有機エレクトロニクスやエネルギーデバイスへの利用が期待されている。優れた素材開発が急伸する一方で、それらのデバイス実装を目指す上での成型プロセス(製膜・微細構造)は発展しているとは言い難い。有機エレクトロニクスの実現に向けた導電性高分子を配線する技術やエネルギーデバイス用に高表面積微細構造を作製する技術は複雑な装置に依存する。これら制約から脱却するため、高分子材料合成と実装プロセスを結ぶ新しい方法論の提案と、既存の枠組みにとらわれない新しい学理の構築が必要となる。
本研究では、導電性高分子の合成とその効果的な成型プロセスまでを一貫して意識した新しい方法論の開発を目的とする。具体的にはモノマーの電解重合の際に、電場による電気泳動効果を利用して自在に製膜あるいは高密度成型する。具体的には、(1)モノマーの電気泳動効果を利用した高密度導電性高分子シリンダーの創出、ならびに(2)導電性高分子の薄膜状自発成長の方向制御、について取り組む。
本年度は、課題(1)については、イオン性モノマーのテンプレート電解重合に成功し、その微細構造の解析や電子移動特性評価を行った。課題(2)については、電解メディアとして高濃度電解液を用いてバイポーラ電解重合を実施し、ファイバー構造を得ることに成功した。さらに電気化学発光分析により、得られた導電性高分子ファイバーは従来法で作製したものよりも高い導電性を有していることが示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

両課題とも、当初計画は順調にクリアしている。その過程で、新たに高濃度電解液を用いるバイポーラ電気化学系の発見や、バイポーラ電気化学とミセル電解法との組み合わせによる有機薄膜作製法を見出すなど、当初計画以上に研究が進展していると言える。

Strategy for Future Research Activity

今後は、主に課題(2)についてさらに詳細に取り組む。バイポーラ電解重合における電解メディアとしてイオン液体や高濃度電解液を用いることにより優れた材料を得られているため、引き続き、導電性高分子構造体の成長速度やモルフォロジーに及ぼす電気化学パラメーターについて詳細を検討する。また、本研究を通じて新たに見出されたバイポーラミセル電解法を用いる有機化合物の薄膜化についても検討し、水系での優れた薄膜化プロセスとして確立する。

  • Research Products

    (25 results)

All 2022 2021 Other

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 12 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 3 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Ordered‐Structure‐Induced Electrochemical Post‐Functionalization of Poly(3‐(2‐ethylhexyl)thiophene)2022

    • Author(s)
      Kurioka Tomoyuki、Komamura Takahiro、Shida Naoki、Hayakawa Teruaki、Tomita Ikuyoshi、Inagi Shinsuke
    • Journal Title

      Macromolecular Chemistry and Physics

      Volume: 223 Pages: 2100435~2100435

    • DOI

      10.1002/macp.202100435

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Flow Electrochemical Cell with Split Bipolar Electrode for Anodic Oxidation of Organic Compounds2022

    • Author(s)
      Sakagami Hiroki、Takenaka Hiroaki、Iwai Suguru、Shida Naoki、Villani Elena、Gotou Akihiro、Isogai Tomohiro、Yamauchi Akiyoshi、Kishikawa Yosuke、Fuchigami Toshio、Tomita Ikuyoshi、Inagi Shinsuke
    • Journal Title

      ChemElectroChem

      Volume: 9 Pages: e202200084

    • DOI

      10.1002/celc.202200084

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Diversification of Conjugated Polymers via Postpolymerization Nucleophilic Aromatic Substitution Reactions with Sulfur-, Oxygen-, and Nitrogen-Based Nucleophiles2021

    • Author(s)
      Shida Naoki、Ninomiya Kazuyuki、Takigawa Natsuki、Imato Keiichi、Ooyama Yousuke、Tomita Ikuyoshi、Inagi Shinsuke
    • Journal Title

      Macromolecules

      Volume: 54 Pages: 725~735

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.0c02395

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Post-Functionalization of Aromatic C?H Bonds at the Main Chains of π-Conjugated Polymers via Anodic Chlorination Facilitated by Lewis Acids2021

    • Author(s)
      Kurioka Tomoyuki、Shida Naoki、Tomita Ikuyoshi、Inagi Shinsuke
    • Journal Title

      Macromolecules

      Volume: 54 Pages: 1539~1547

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.0c02556

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Recent progress in bipolar electropolymerization methods toward one-dimensional conducting polymer structures2021

    • Author(s)
      Chen Zhenghao、Villani Elena、Inagi Shinsuke
    • Journal Title

      Current Opinion in Electrochemistry

      Volume: 28 Pages: 100702~100702

    • DOI

      10.1016/j.coelec.2021.100702

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electricity‐Driven Post‐Functionalization of Conducting Polymers2021

    • Author(s)
      Kurioka Tomoyuki、Inagi Shinsuke
    • Journal Title

      The Chemical Record

      Volume: 21 Pages: 2107~2119

    • DOI

      10.1002/tcr.202100052

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication of Gradient and Patterned Organic Thin Films by Bipolar Electrolytic Micelle Disruption Using Redox‐Active Surfactants2021

    • Author(s)
      Zhou Yaqian、Shida Naoki、Tomita Ikuyoshi、Inagi Shinsuke
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 60 Pages: 14620~14629

    • DOI

      10.1002/anie.202103233

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mapping the Distribution of Potential Gradient in Bipolar Electrochemical Systems through Luminol Electrochemiluminescence Imaging2021

    • Author(s)
      Villani Elena、Inagi Shinsuke
    • Journal Title

      Analytical Chemistry

      Volume: 93 Pages: 8152~8160

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.0c05397

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pillar[6]quinone: facile synthesis, crystal structures and electrochemical properties2021

    • Author(s)
      Hirohata Tomoki、Shida Naoki、Uekusa Hidehiro、Yasuda Nobuhiro、Nishihara Hirotomo、Ogoshi Tomoki、Tomita Ikuyoshi、Inagi Shinsuke
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 57 Pages: 6360~6363

    • DOI

      10.1039/d1cc02413b

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrogenerated chemiluminescence of luminol on wireless conducting polymer films2021

    • Author(s)
      Villani Elena、Shida Naoki、Inagi Shinsuke
    • Journal Title

      Electrochimica Acta

      Volume: 389 Pages: 138718~138718

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2021.138718

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Alkali Metal Fluorides in Fluorinated Alcohols: Fundamental Properties and Applications to Electrochemical Fluorination2021

    • Author(s)
      Shida Naoki、Takenaka Hiroaki、Gotou Akihiro、Isogai Tomohiro、Yamauchi Akiyoshi、Kishikawa Yosuke、Nagata Yuuya、Tomita Ikuyoshi、Fuchigami Toshio、Inagi Shinsuke
    • Journal Title

      The Journal of Organic Chemistry

      Volume: 86 Pages: 16128~16133

    • DOI

      10.1021/acs.joc.1c00692

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bipolar Electrochemical Fluorination of Triphenylmethane and Bis(phenylthio)diphenylmethane Derivatives in a U-shaped Cell2021

    • Author(s)
      SHIDA Naoki、VILLANI Elena、SANUKI Mokurai、MIYAMOTO Kazuhiro、GOTOU Akihiro、ISOGAI Tomohiro、YAMAUCHI Akiyoshi、FUCHIGAMI Toshio、TOMITA Ikuyoshi、INAGI Shinsuke
    • Journal Title

      Electrochemistry

      Volume: 89 Pages: 476~479

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.21-00074

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Bipolar Electrochemistry for Electrifying Functional Polymeric Material Synthesis2022

    • Author(s)
      Inagi, S.
    • Organizer
      ESE Seminar of VISTEC
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Selective Deposition of Aggregation Induced Emission Molecules on Patterned Metal/conducting polymers Electrodes by an Electrolytic Micellar Disruption Approach2022

    • Author(s)
      周 亜倩・張 厳匀・ビラニ エレナ・冨田 育義・稲木 信介
    • Organizer
      電気化学会第89回大会
  • [Presentation] 流動電位を利用する芳香族モノマーの電解重合法の開発2022

    • Author(s)
      岩井 優・信田 尚毅・冨田 育義・稲木 信介
    • Organizer
      電気化学会第89回大会
  • [Presentation] Luminol Electrochemiluminescence Imaging on Wireless Conducting Polymer Film Structures2021

    • Author(s)
      Villani, E.; Zhang, Y.; Shida, N.; Koizumi, Y.; Endo, K.; Tomita, I.; Inagi, S.
    • Organizer
      72nd Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Templated Bipolar Electropolymerization Assisted by Electrophoretic Effect to Prepare Robust Polymer Nanowires2021

    • Author(s)
      Zhou, Y.; Shida, N.; Koizumi, Y.; Endo, K.; Tomita, I.; Inagi, S.
    • Organizer
      72nd Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Study on AC Bipolar Electrosynthesis of Conducting Polymer Fibers in Electrolytic Solutions with High Ionic Concentration2021

    • Author(s)
      Chen, Z.; Villani, E.; Shida, N.; Tomita, I.; Inagi, S.
    • Organizer
      72nd Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] バイポーラ電解重合による一次元高分子ファイバー創製2021

    • Author(s)
      稲木 信介
    • Organizer
      第31回MSR-J年次大会
    • Invited
  • [Presentation] バイポーラ電気化学に基づく有機・高分子材料のパターニング法2021

    • Author(s)
      稲木 信介
    • Organizer
      顔料物性研究会 第二回研究会
    • Invited
  • [Presentation] Luminol Electrochemiluminescence Imaging on Wireless Conducting Polymer Film Structures2021

    • Author(s)
      Villani Elena・Zhou Yaqian・信田 尚毅・冨田 育義・稲木 信介
    • Organizer
      2021年電気化学秋季大会
  • [Presentation] 流動電位を用いる芳香族モノマーの電解重合2021

    • Author(s)
      岩井 優・信田 尚毅・冨田 育義・稲木 信介
    • Organizer
      2021年電気化学秋季大会
  • [Presentation] Fabrication of gradient and patterned organic thin films by means of bipolar electrolytic micelle disruption method using redox-active surfactants2021

    • Author(s)
      Zhou Yaqian・信田 尚毅・冨田 育義・稲木 信介
    • Organizer
      2021年電気化学秋季大会
  • [Book] Organic Redox Chemistry, J. Yoshida, and F. Patureau (eds.)2021

    • Author(s)
      Naoki Shida, Shinsuke Inagi
    • Total Pages
      256
    • Publisher
      Wiley
  • [Remarks] 出版物 稲木研究室

    • URL

      http://www.echem.titech.ac.jp/~inagi/publications.html

URL: 

Published: 2022-12-28  

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