ドメイン構造を有する単分子ポリマーナノ粒子の構築法開発

Research Project

Project/Area Number	18J20302
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Single-year Grants
Section	国内
Research Field	Polymer chemistry
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	田中涼斗北海道大学, 大学院総合化学院, 特別研究員(DC1)
Project Period (FY)	2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help	¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000) Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000) Fiscal Year 2019: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000) Fiscal Year 2018: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords	ブロック共重合体 / ヤヌス型ナノ粒子 / 分子内架橋 / ミクロ相分離 / 側鎖変換 / 活性エステル / ラジカル重合
Outline of Annual Research Achievements	架橋用官能基を持つ直鎖状ブロック共重合体を分子内架橋し、一粒子内に二種類の性質を持つヤヌス型粒子の合成を試みた。従来はドメインを確実に構築するため、重合と架橋反応を交互に繰り返す手法を採用しており、煩雑であった。そこで本年度は、架橋用官能基を持つ直鎖状ブロック共重合体を一挙に分子内架橋することにより、ヤヌス型ナノ粒子の合成経路を短縮することを中心に取り組んだ。側鎖に二重結合を有するポリスチレン-ポリカプロラクトンのブロック共重合体に対して大希釈条件下、グラブス触媒第二世代を用いたオレフィンメタセシス反応を行うことで両ブロックを一挙に分子内架橋した。得られた架橋ポリマーを詳細に解析したところ、架橋したブロック共重合体一分子の中で、ポリスチレンドメインとポリカプロラクトンドメインがそれぞれ分離して存在していることを示唆する結果を得た。この結果より、ナノ粒子内にドメイン構造を構築する上で重合と架橋反応を繰り返して行う必要はなく、一回の架橋反応でドメイン構造を構築できることが分かった。また、シンクロトロン放射光を用いてミクロ相分離構造を観察した。その結果、ミクロ相分離構造の形成を示す散乱パターンは観測されなかった。分子内架橋ブロック共重合体だけでなく、直鎖状ブロック共重合体からも散乱ピークが見られなかったことから、分子内架橋によって相分離構造が破壊されたのではなく、ブロック共重合体そのもののパラメータ(分子量やポリマー種の組み合わせ)が不適切であったと考えられる。したがって、ポリマー種や分子量を最適化することで、より微細なミクロ相分離構造を構築するためのヤヌス型ブロック共重合体ナノ粒子を容易に得られると期待できる。
Research Progress Status	令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和2年度が最終年度であるため、記入しない。