2022 Fiscal Year Annual Research Report
金属錯体ナノ空間によるsp3ナノ炭素材料の精密合成と機能開拓
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21J22553
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
阿部 真大 東京大学, 東京大学大学院新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 多孔性金属錯体 / ラジカル重合 / 二重鎖高分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
二本の高分子鎖が平行に束ねられた二重鎖高分子は、生体系では汎用的なモチーフとして用いられている一方、人工系では合成が困難であり、その物性評価も進んでいない。本研究ではMetal-Organic Framework (MOF) の一次元細孔を利用し架橋ラジカル重合を制御することで二重鎖高分子の合成を試みた。昨年度、MOFの一次元細孔内部で架橋重合を行うことでクロロホルムなどの有機溶媒に可溶な生成物が得られたことを示した。NMRやGPC、MDシミュレーションなどの各種解析からは、二重鎖構造が形成されたことが支持された。この結果を踏まえ本年度では、より詳細な構造の証明と特性の解析を行った。まず、原子間力顕微鏡 (AFM) で基盤上に吸着された高分子を観測すると、糸状の形状が観測された。また、グリニャール反応で架橋部位のエステル結合を切断し、反応前後でGPC曲線を比較したところ、切断反応により分子量が低下した。よって、細孔内での重合反応で得られた生成物は複数の高分子鎖から形成されていたことが推察された。以上の結果から細孔による重合反応制御で二重鎖高分子が得られていることが支持された。続いてバルク物性の解析を行った。一本鎖高分子の物性と比較することで、分子鎖の運動や配座が制限される二重鎖高分子の性質の解明が期待された。実際に動的粘弾性測定では、一本鎖が容易に流動する200 ℃の高温下においても、二重鎖ポリスチレンは液体的な性質を示さないことが明らかになった。
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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
昨年度に研究方針として定めたMOF内重合により得られた生成物の構造解析を達成し二重鎖高分子が得られた証拠を示すことができた。当初想定していた熱的安定性については見られなかったが、粘弾性測定などの解析から物性に違いが現れていることが示され、より詳細に解析することで研究目標である二重鎖高分子の特性解明を進展できることが期待される。以上の理由により、研究は順調に進行していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は二重鎖高分子の物性についてより詳細に解析を進め、一本鎖高分子との挙動の違いをより深く追求することで、二重鎖高分子が特有の物性を示すメカニズムの解明を目指す。
その過程で、分子量分布や立体規則性についても制御を試みる予定である。
平行して、本手法の汎用性を示すために様々な官能基が導入された機能性二重鎖高分子の合成を目指す。重合後に温和な条件で側鎖が変換できる活性エステルモノマーを導入することで、アミンなどの試薬により温和な条件で二重鎖高分子の側鎖を変換できることが期待され、酸や塩基、配位性官能基など様々な官能基をもつ高分子を得ることが期待される。
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