2020 Fiscal Year Annual Research Report
Photoalignment controls of deliquescence-induced periodic nanostructures
Publicly Offered Research
| Project Area | Aquatic Functional Materials: Creation of New Materials Science for Environment-Friendly and Active Functions |
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| Project/Area Number |
20H05217
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
原 光生 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10631971)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 潮解 / 吸湿 / ブロック共重合体 / アゾベンゼン / 光配向 / ポリシロキサン / ミクロ相分離構造 / 自己集合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
吸湿基および光応答基をもつ、炭素骨格を主鎖にもつ両親媒性ブロック共重合体を合成した。この共重合体は両ブロックの体積分率比に応じてラメラ状あるいはシリンダー状ミクロ相分離構造を形成した。また、加湿によって試料重量が増大し、吸湿性も有していた。スピンコート膜を調製しラメラ状ミクロ相分離構造の配向を評価したところ、50nm以上の膜厚のときは基板に平行および水平な二種類の配向状態が混在することが明らかとなった。50nm未満の膜厚にすることで基板に垂直方向に配向したラメラ構造のみになったことから、50nm以上の膜厚では深さ方向で異なるラメラ構造が分離しており、基板側に垂直配向、自由界面側に平行配向のラメラ構造が存在することまでわかった。ミクロ相分離構造の繰り返し周期がこの配向挙動に関連していると考えている。
研究を進める中で直鎖状ポリシロキサンが湿度に応じて1億倍の弾性率変化を示すという予期せぬ結果を得た。通常、直鎖状ポリシロキサンのガラス転移温度は0度以下であり、室温では粘調体としてふるまう。そのため、直鎖状ポリシロキサンはオイルやグリース等の柔軟な材料の主成分として利用される。今回見出した現象は、直鎖状ポリシロキサンでありながらPTFEのような汎用プラスチックに匹敵する弾性率を示すという学術的に興味深いものである。さらに、この直鎖状ポリシロキサンは加湿によってナノメートルオーダーの周期構造が発現することも見出している。
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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
2020年度は吸湿基と光応答基をもつ両親媒性ブロック共重合体の合成と薄膜化までを実施した。マクロイニシエータによって二段階目の重合の進行度が異なり、当初計画していた合成スキームから変更した部分もあるが、最終的には計画通りのスケジュールで研究を遂行できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は両親媒性ブロック共重合体ミクロ相分離構造の光配向制御を試みる。その後、調湿測定も組み合わせることで、ナノスケールの水圏を光で自在に操作するシステムを開発する。また、主鎖骨格やモノマー配列の異なるポリマーであっても湿度に応じて自己集合構造が形成されることを見出しており、2021年度はナノ水圏形成ポリマーのライブラリー化も視野に入れた研究を遂行する。
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