2021 Fiscal Year Research-status Report
自己集合場の設計によるソフトマテリアルの超精密分子配向制御と機能開発
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21K04877
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
梶谷 孝 東京工業大学, オープンファシリティセンター, 特任専門員 (20469927)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ソフトマテリアル / 自己集合 / 分子配向 / シングルドメイン / 音波浮遊 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、申請者らが見出した、世界的にも歴史的にも類を見ない新たな性質を示すシングルドメインソフトマテリアルの構造形成を、「自己集合場」を用いることで種々のソフトマテリアルに広く適用するための手法の開発(課題1)と、それによって得られる物質を用いた高機能性材料の開発(課題2)を通じ、ソフトマターの基礎科学に新たなフロンティアを築くことを目的とする。課題1では、自己集合場として基板(固体)界面が存在せず、空気界面のみを作り出すことの出来る音波浮遊溶融技術を用い、自発的超精密分子配向制御やシングルドメイン形成を実現する液晶・高分子物質の分子ライブラリを構築するとともに、普遍的手法やアプローチの開拓を行う。課題2では、ソフトマテリアルの超精密配向制御を有機・高分子合成に応用するための反応場の設計に展開し、既存の物質では得られない新たな分子集合形態や高配向性を示す材料を創製することで、それらの材料による特異な光・電子機能発現を目指す。
令和3年度は課題1を重点項目に推進した。具体的には以下について取り組んだ。音波浮遊溶融装置上で浮遊した試料の、徐冷によるシングルドメイン構造または超精密配向制御された構造の形成とその評価を行った。さらに、類似メソゲンをもつポリマーの少量ドープによる液滴の冷却によるガラス化(構造保持)を狙い、物質創製も試みた。最近、研究代表者らのグループで、液晶状態の分子集合構造が結晶相でも保持される物質が得られたので、それらの物質の相転移挙動と構造(配向)変化を研究代表者が管理するX線装置を用いたin-situ XRD測定により検討した。
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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
令和3年度は課題1を重点項目に推進した。具体的には以下について取り組んだ。音波浮遊溶融装置上で浮遊した試料の、徐冷によるシングルドメイン構造または超精密配向制御された構造の形成とその評価を行った。さらに、類似メソゲンをもつポリマーの少量ドープによる液滴の冷却によるガラス化(構造保持)を狙い、物質創製も試みた。最近、研究代表者らのグループで、液晶状態の分子集合構造が結晶相でも保持される物質が得られたので、それらの物質の相転移挙動と構造(配向)変化を研究代表者が管理するX線装置を用いたin-situ XRD測定により検討し、一般的なソフトマテリアルの室温超精密配向材料創製へとフィードバックを検討した。これらの検討から、「自己集合場」を使った普遍的なシングルドメイン構造形成の手法を確立を目指して研究遂行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度は、課題1に加えて物質系の枠組みを広げる(課題2)に着手し、各項目で得られた知見を相互にフィードバックしつつ研究を推進する。
課題2では、以下の研究を遂行する。溶融状態における高配向ソフトマテリアルを溶媒またはマトリックスとして用いた有機・高分子「反応場」を作り出し、浮遊液滴に混ぜ込んだ物質同士やソフトマテリアルそのものの熱反応及び光反応に対する配向及び反応点の制御を試みる。例えば、重合部位を層間に配置させた棒状または円盤状液晶の浮遊重合反応により、球状物質全体で一様な層構造を形成することが期待できる。それらの反応で得られた生成物のキャラクタリゼーション、構造解析、光・電気物性評価から、通常のバルク材料や薄膜材料との一致点や相違点を網羅的に調査し、新規高機能材料開発に繋げる。
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| Causes of Carryover |
予定していた学会参加をコロナ禍で取りやめた他、オンライン開催への変更に伴い旅費の使用がなかったことに加え、消耗品類は極力現有のものを活用したため次年度使用額が生じた。
令和4年度は放射光施設への移動と学会参加を活発に行う予定である。
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