2014 Fiscal Year Research-status Report
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26810112
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
坂本 健 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50626223)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 自己組織化 / 液晶高分子 / 機能性材料 / 複合材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、液晶の自己組織化を活用して、高機能性の高分子分離膜を構築することを目的とする。具体的には、超分子液晶の形成することにより、サイズがナノレベルで制御され、相互作用部位から構成されるナノ孔を有する高分子薄膜を作製する。平成26年度は1年目の研究として、膜を貫通するチャネル構造を構築する双連続キュービック相あるいはブルー相を形成する重合性液晶の開発を目指し、新規液晶分子の設計・合成を行なった。
双連続キュービック相を形成する液晶分子として、双連続相を発現することが知られている分子の構造に似せた扇型の重合性液晶を設計・合成した。またブルー相の形成を目指し、幅広い温度範囲でネマチック相となるサイドオンタイプのT字型構造の重合性液晶を設計・合成した。これにキラル剤を添加することにより規則的ならせん構造を有するコレステリック相やブルー相の発現を目指した。
得られた扇型の分子はいずれも双連続キュービック相を示さなかったが、室温を含む広い温度範囲でカラムナー相を示した。この液晶を重合することにより、液晶の構造を反映したフィルムを作製できた。
一方、T字型の分子はネマチック相を示した。分子認識部位およびリンカー部位の構造を調整することにより、安定的な室温ネマチック液晶を作製できた。これにキラル剤を添加することにより、周期数百ナノメートル～数マイクロメートルの室温コレステリック液晶を作製した。また光重合することにより、フィルムを作製することに成功した。
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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
最終的な到達点を100%としたとき、現状の達成度は液晶分子の設計・合成については約40%、目的とする機能の発現・構造評価については約20%であると考える。当初目的としたブルー相、あるいは双連続キュービック相の発現はいまだ達成していないものの、新規重合性コレステリック液晶および重合性カラムナー液晶の開発に成功し、重合性分子の液晶性を制御するための分子設計における重要な指針を得た。また重合により、液晶の規則構造を保ったフィルムの作製にも成功している。コレステリック相はブルー相と異なり異方性があるもののブルー相と同様にキラルナノ孔の形成に活用できる。また、カラムナー相についても、配向制御などによって膜を貫通するチャネルを形成することが期待されることから、ブルー相、双連続キュービック相のフィルムに加え、これらのフィルムも分離・輸送のための材料として活用できることが期待される。
以上、全体としては概ね計画通りである。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度は液晶分子の作る孔構造の制御および重合による膜の作製に取り組む。平成26年度に開発したコレステリック構造有するフィルムおよびカラムナー構造を有するフィルムについて、分子認識部位の制御と液晶の配向制御に取り組む。また、等方的な規則構造であり、貫通孔を自己組織的に形成するブルー相あるいは双連続キュービック相を発現する超分子重合性液晶の開発も、継続して行なう。ブルー相を形成させるため、①液晶分子中へのキラル部位の導入、②キラル剤の種類・量の検討などを行なう。また、双連続キュービック相形成のために、①親水部位と疎水部位の体積バランスの調整、②親水部位の相互作用能の調整、③複合化させる低分子成分の検討などを行なう。また重合性液晶から膜を作製し、膜の評価を実施を目指す。
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| Causes of Carryover |
当該年度中に研究代表者の所属する研究室において、JST-CRESTプロジェクトが開始し、かつ代表者がCREST研究の連携研究者となり、両プロジェクトで共通して用いる実験道具などの購入が進んだため、経費が削減でき、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
さらなる研究促進、分子開発のスピードアップのための精製装置の備品購入などに用いる。
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