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刺激応答性動的ポリマーブラシの創成

Research Project

Project/Area Number 09J09073
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Polymer/Textile materials
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

細野 暢彦  東京大学, 大学院・工学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2009 – 2010
Project Status Completed (Fiscal Year 2010)
Budget Amount *help
¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2009: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords高分子材料 / ポリマーブラシ / 分子配向 / 光応答性材料 / 刺激応答性材料 / アゾベンゼン / エネルギー変換 / テフロン
Research Abstract

本研究の目的は、主鎖のまわりに側鎖を高密度に有する分岐型高分子である「ポリマーブラシ」をモチーフとして、これまでにない動作原理に基づく刺激応答性高分子材料を開発することである。前年度には、光応答性ユニットであるアゾベンゼンを側鎖に多数導入したポリマーブラシの合成に成功した。そして、そのポリマーブラシを市販の延伸テフロンシートでホットプレスしたところ、ブラシが大面積で垂直配向したフィルムを与えることを見いだした。さらに、得られたフィルムは顕著な光応答性を示すことを明らかにした。ホットプレス法によって得たフィルムに紫外光を照射すると、フィルムは敏速に湾曲し、続いて可視光を照射すると再び元の状態に戻る。この興味深い発見から、当初の予定を変更し、平成22年度は得られたポリマーブラシフィルムの光応答メカニズムについて詳細に検討した。
ポリマーブラシがフィルム内でどの程度配向しているかを見積もるため、フィルムの二次元小角X線散乱を測定し、詳細に解析した。その結果、厚さ10μmのフィルムでは約50%、5μmのフィルムでは約90%のポリマーブラシが垂直配向しているという事実を見いだした。
紫外光照射後の湾曲したフィルム内のアゾベンゼンユニットの光異性化率を核磁気共鳴分光測定(NMR)により見積もったところ、わずか1.5%であることを見いだした。その後の詳細な検討から、ホットプレス過程でフィルムの表裏に残留応力が発生し、両者の応力バランスがアゾベンゼンのわずかな光異性化反応によって崩され、大きくフィルムが湾曲するという、これまでにない新しいメカニズムによってフィルムが動作していることを明らかにした。

Report

(2 results)
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2011 2010 2009 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] 光で曲がる不思議なフィルム-界面情報を読み出すポリマーブラシの新機能-2011

    • Author(s)
      細野暢彦
    • Journal Title

      化学

      Volume: 66(No.5) Pages: 28-32

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Journal Article] Large-Area Three-Dimensional Molecular Ordering of a Polymer Brush by One-Step Processing2010

    • Author(s)
      細野暢彦
    • Journal Title

      Science

      Volume: 330 Pages: 808-811

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ポリマーブラシの大面積三次元的分子配向がもたらす機能発現2011

    • Author(s)
      細野暢彦
    • Organizer
      日本化学会第91春季年会
    • Place of Presentation
      神奈川大学
    • Year and Date
      2011-03-27
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Large-scale ordering of a graft polymer toward photomechanical function2010

    • Author(s)
      細野暢彦
    • Organizer
      Pacifichem 2010
    • Place of Presentation
      米国・ホノルル
    • Year and Date
      2010-12-18
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 大面積で階層的に集積化したポリマーブラシの光機能2010

    • Author(s)
      細野暢彦
    • Organizer
      第59回高分子討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2010-09-15
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] シリンダー状ポリマーブラシのマクロスケール配向制御と機能発現2010

    • Author(s)
      細野暢彦
    • Organizer
      第59回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2010-05-27
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] フォトクロミックユニットの高密度集積化による新規光応答性ポリマーブラシ2010

    • Author(s)
      細野暢彦
    • Organizer
      第58回高分子討論会
    • Place of Presentation
      熊本大学
    • Year and Date
      2010-03-17
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] フォトクロミックユニットが高密度に集積した新規光応答性ポリマーブラシ2009

    • Author(s)
      細野暢彦
    • Organizer
      第58回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      2009-05-28
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://macro.chem.t.u-tokyo.ac.jp/AIDA_LABORATORY/TOP.html

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://macro.chem.t.u-tokyo.ac.jp/AIDA_LABORATORY/TOP.html

    • Related Report
      2009 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2024-03-26  

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