| Project/Area Number |
24H00052
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Broad Section E
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
大内 誠 京都大学, 工学研究科, 教授 (90394874)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 敬二 九州大学, 工学研究院, 教授 (20325509)
早川 晃鏡 東京科学大学, 物質理工学院, 教授 (60357803)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2029-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2025)
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| Budget Amount *help |
¥206,830,000 (Direct Cost: ¥159,100,000、Indirect Cost: ¥47,730,000)
Fiscal Year 2025: ¥53,430,000 (Direct Cost: ¥41,100,000、Indirect Cost: ¥12,330,000)
Fiscal Year 2024: ¥83,330,000 (Direct Cost: ¥64,100,000、Indirect Cost: ¥19,230,000)
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| Keywords | 高分子 / 配列 / 共重合 / 界面 / 自己組織化 / 側鎖 / 変換 / 立体規則性 |
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| Outline of Research at the Start |
精密重合の発展により、分子量（長さ）や立体規則性（側鎖の向き）の制御された高分子、末端官能性高分子、ブロックコポリマー 、グラフトコポリマーの合成が可能になり、これらの特性が明らかにされてきた。一方、配列制御に関しては、この数年間国内外で活発に研究されつつあるが、配列特異的な物性や機能を明らかにしている研究は少ない。本研究課題で我々は、側鎖変換が可能なモノマーを用いて、様々な側鎖を有する汎用モノマー単位の交互配列が制御された共重合体のライブラリー合成を行い、配列の制御されていない共重合体との比較を通じて交互配列の特徴を反映した物性の学理を構築し、制御された配列が根幹となる革新材料を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は様々な側鎖置換基を有する（メタ）アクリレート、スチレン、アクリルアミドなどの汎用モノマー単位の配列が周期的に制御された共重合体（配列制御共重合体）を精密に合成し，配列の制御されていない共重合体（統計的共重合体）と比較することで「組成分布がない」「周期的に側鎖が並ぶ」「隣接基効果」などの特徴が物性や機能に及ぼす影響を明らかにすることを目的としている。特にガラス転移温度、結晶性、自己組織化特性、刺激応答性、力学特性、界面特性などについて、これまでの高分子物性の学理を超えた配列物性の学理の構築を目指している。
2024年度は交互共重合体を用いたGtafting-from法によるグラフト共重合を制御し，結晶性高分子鎖（ポリ乳酸）が1つおきに周期的に導入されたグラフト交互共重合体が，ランダムに導入されたグラフトランダム共重合体に比べて早く結晶化することを明らかにし，ACS Macro Letterに論文を投稿し，Supplementary Coverに選出された。また，様々な配列構造を有するビスウレアをつなぎ目に有するブロック共重合体をライブラリー合成し，ビつなぎ目の配列特異的なミクロ相分離挙動を明らかにした。この成果について論文にまとめ，現在審査中である。また，機能性基を有する交互共重合体の合成を可能にする側鎖変換性基盤モノマーを新たに開発し，これまで合成が難しかった側鎖に3級エステル基，アルキルフルオライド基，フェノール基などを含む交互共重合体の合成に成功した。この成果について論文投稿の準備を進めている。
2024年度は2025年度以降の研究進展につながる機能性交互共重合体の合成や物性評価の予備検討が大幅に進んだ。チーム間の連携を強化するための全体ミーティングを何度も開催し，共同研究を円滑に進める体制が整った。
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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
重合後に側鎖を変換できるモノマーを新たに開発し，重合制御性（配列制御，立体規則性制御）と変換性（少ない量での変換，求核性の低い分子による変換）の向上に成功した。これにより，これまで合成が困難であった様々な共重合体のライブラリー合成が可能になっなり，配列物性を調べるための高分子を合成する準備が整った。またグループ間で撥水性，接着特性，X線構造評価の手法を共有し，連携できる体制を築き，すでに連携間の共同研究が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2025年度は様々な置換基や機能性基を有する配列制御共重合体を合成し，グループ間の連携による配列物性の評価を具体的に進める。具体的には剛直なユニットと柔軟なユニットの交互共重合体の力学特性・自己修復特性の創出，酸分解性ユニットを含む交互共重合体のフォトレジスト材料開発，アルキルフルオライド基・フェノール基などを含む交互共重合体の撥水性・接着性材料開発，交互共重合体・交互グラフト共重合体による中性化膜材料開発，つなぎ目の配列を制御したブロック共重合体による低分子量体の自己組織化促進，などを検討し，モノマー単位の配列による界面物性・自己組織化に対する学理を構築する。
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