2023 Fiscal Year Annual Research Report
4成分5元ブロック共重合体による新規タイリング構造の構築
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21K05176
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| Research Institution | Toyota Physical and Chemical Research Institute |
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Principal Investigator |
松下 裕秀 公益財団法人豊田理化学研究所, フェロー事業部門, フェロー (60157302)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 次郎 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 計算科学センター, 准教授 (40415047)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ブロック共重合体 / モルフォロジー / ブレンド / 12回対称準結晶 / 周期タイリング / ランダムタイリング / フェイゾン歪 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ブロック・グラフト共重合体が凝集系で示す多彩なモルフォロジーのうち、柱状/棒状ドメインの複合断面構造解析を行った。本研究では、マトリックス中に3種のドメインを配置させる構造を実現するため、4成分5元共重合体を設計・調製して新規タイリング構造の構築を目指した。試料はAS1IS2P(A:ポリ４ビニルベンジルジメチルアミン, S:ポリスチレン, I:ポリイソプレン, P:ポリ２ビニルピリジン)である。両端鎖A, P 成分の長さが等しく、S1/S2 比γが0.56,0.93, 1.94 の3種から作ったブレンド物のバルク構造を調べた。試料の溶媒キャストフィルムの構造を透過型電子顕微鏡とX線小角散乱法を併用して観察した。各々単体の時には、概ね周期タイリング構造が得られたが、2種のブレンドを作るとPに対するIの配位数が4配位、6配位の周期構造よりも5配位と6配位が混在した秩序を持つ非周期構造が優先されることが判明した。これらの構造では、Pドメインを結ぶ間接タイリングを画くと△と□が混在するタイリングであり、その比はいずれも約2.3であると判明したため12回対称準結晶の必要条件を満たしている。詳細な解析の結果、同じ比でも基底ベクトルの角度分布からは、4回対称、6回対称の対称性が存在することが明らかになった。試料の分子量が約15万と大きいため、ここで得られた準周期構造のタイル辺の長さは約45-60nmであり、他の物質系と比べて格段に大きいことが特徴である。また画像解析によりフェイゾン歪を求めたところ、３種の親分子を5/90/5 の比で混合した三様ブレンド試料の歪値は極めて小さく、自己無撞着場理論で予測されているランダムタイリングと酷似した像がえられた。さらに自己相似性をもつ理論タイリングと比べた場合には、タイル数が大きくなると理論構造からのずれが大きくなることも判明した。
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