2014 Fiscal Year Annual Research Report
Gyroid極小界面を用いたI/I3レドックス対伝導界面の構築
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25708014
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
一川 尚広 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80598798)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | イオン液体 / ジャイロイド界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Zwitterionを骨格を基幹とした液晶材料設計を推進した。ある種の酸存在下において目的の双連続キュービック相を発現するシステムを改良・改善することに成功した。特に、両親媒性Zwitterionの設計においていくつかの水素原子をハロゲン原子置き換え、Zwitterion間における相互作用としてハロゲンボンディングを導入するといったアプローチが有効である可能性を見出すことができた。
しかし、これらのアプローチでは目的のヨウ素イオン伝導性の界面を得るまでには至らなかった。これはヨウ素イオンの大きなイオン半径が両親媒性Zwitterionの自己組織化を妨げるためだと考えられる。現在、新たなアプローチとして、イオン液体と両親媒性分子を複合化するというアプローチを推進している。イオン液体のカチオン・アニオン設計によりその物理化学的性質、特に、水素結合能・π-π相互作用・ファンデァワールス力を調整することで、系中における両親媒性分子の自己組織化を調整でき、様々な液晶相を誘起できることを見出している。今後、このアプローチを推進し、目的の双連続キュービック相を発現するシステム開発を目指す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
両親媒性Zwitterionを基幹構造として材料設計を進めたが、高ヨウ素イオン濃度条件化において目的の双連続キュービック相を得るまでには至らなかった。両親媒性Zwitterionを利用するというアプローチには限界を感じ、両親媒性分子とイオン液体を混合するというアプローチに転化した。
様々な両親媒性分子とイオン液体の組み合わせを試す中で、イオン液体にπ-π相互作用能を導入することで、独特の分子集合挙動を誘起できることがわかった。さらに、この知見は、目的の構造（双連続キュービック構造）の誘起にも有効であることが示唆される結果でもあった。今後、こちらのアプローチを推進し、目的のヨウ素伝導界面の構築を目指す。
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| Strategy for Future Research Activity |
多種多様のイオン液体を設計・合成し、得られたイオン液体を溶媒とした際の両親媒性分子のリオトロピック液晶性を詳細に調べ、比較する。液晶性は、偏光顕微鏡・示差走査熱量測定・X線回折測定を駆使して行う。これらの検討を通してイオン液体の物理化学的性質とその自己組織化溶媒としての機能の関係を精査し、イオン液体設計が両親媒性分子の自己組織化挙動に及ぼす効果について整理する。さらにこれらの知見を活かし、ヨウ素イオンを含むイオン液体設計を行い、目的の構造（ジャイロイド界面に沿ってヨウ素イオンが配列した構造）を誘起するための設計を推進する。さらに、得られる分子集合体とその機能、特に電解質としての機能の相関について精査し、本研究で提案するアプローチの可能性を追求する。
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