2012 Fiscal Year Annual Research Report
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24310092
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
陣内 浩司 九州大学, 先導物質化学研究所, 特任教授 (20303935)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 電子線トモグラフィ / ブロック共重合体 / 自己組織化 / メゾスケール / らせん構造 |
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| Research Abstract |
本研究は、メゾスコピックスケール(～数十nm)のらせんピッチを持つ「メゾらせん構造」をベースに、均一なキラリティとメゾスコピックスケールのらせんピッチを備え金属らせん構造が高分子マトリクス中に配列した「メゾらせんハイブリッド構造」の実現を目指している。研究計画初年度である平成24年度には、第2及び3年度の基礎となる基盤試料の合成と装置の整備に注力した。計画した項目に対する成果を以下に列記する。
(1)粒径と表面エネルギー(表面被覆)を様々に変化させた金属ナノ粒子の合成:トリブロック共重合体が形成するメゾらせん構造の金属化に必要な金属ナノ粒子を合成した。金属種として化学的に安定でかつ粒径と表面エネルギーを制御可能である「金」ナノ粒子を、塩化金酸溶液に表面被覆剤であるチオール末端ポリスチレンの存在下で金イオンを水素化ホウ素ナトリウム等の還元剤を用いて還元することにより、粒径3～5nmで粒径を制御して合成することに成功した。
(2)Poly(styrene-b-butadiene-b-methyl methacrylate)(SBM)の分子量設計と重合によるメゾらせん相の直径の制御法の確立:上記の金粒子をブタジエン(B)相に選択的に含有させた状態でメゾらせん構造を取るSBMの分子設計を行い、重合を行った。得られたSBMを電子顕微鏡により観察したところ、B相がらせん形状をしていることを確認した。また、液晶分子などのらせん相の巻き方向の制御に有用と考えられる分子をSBMに導入できるようにS部分の末端にアミノ基を持つSBMも重合した。
(3)外部磁場印加装置の設計・製作:SBMやそのメゾらせん相を金属化した試料の強磁場化での配向挙動を解明することを目的に、超電導磁石装置内で使用可能な加熱装置を作製した。ボア(直径70mm,深さ177mm)を有する光学観察用超電導磁石MicrostatBT(Oxford Instruments plc(Tubney Woods, Abingdon, Oxon OX13 5QX, UK)製)に設置可能で、かつ窒素雰囲気下で200°Cまで試料を加温可能な加熱装置を開発した(装置の製作は旭工業所株式会社(兵庫県相生市))。これにより,5Tの強磁場化において試料を熱処理することが可能となり、磁場によるメゾらせん構造の配向及び掌性制御を検証することができる。
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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
本研究は、代表者が見出したメゾスコピックスケール(～数十nm)のらせんピッチを持つ「メゾらせん構造」をベースに、均一なキラリティとメゾスコピックスケールのらせんピッチを備え金属らせん構造が高分子マトリクス中に配列した「メゾらせんハイブリッド構造」の実現を目指している。初年度である平成24年度は、その基礎となる「金粒子の合成」「トリブロック共重合体の分子設計と重合」「外部磁場印加装置の設計・製作」を計画した。それぞれの研究計画に対して所定の目標を達しており、研究はおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究は、おおむね計画通りに進んでおり、現段階で研究計画の変更は不要である。当初の計画に基づき下記の「次年度の計画」に従って研究を進める。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度は、(i)前年度に作製した金ナノ粒子のらせん相への導入を集中的に進め、(ii)外部磁場印加装置を上記金属含有メゾらせん構造に適用し、メゾらせんハイブリッド構造の創成を行う。また、(iii)らせん構造のキラリティ制御のために液晶分子のみでらせん相の巻き方向制御が可能であるかどうか判断する。もし低分子での効果が不十分である場合、液晶分子をポリスチレンに連結した分子を合成し、これをSBMに導入する。前年度に執筆した論文の掲載が次年度に持ち越され、これに伴い掲載料(カラー印刷)の支払いが延期され執行残額が生じた。これについては次年度に執行することとする。
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