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棒状高分子のスメクチック相におけるサイズ特異的な相分離とその応用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K04867
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 ナノ構造化学
研究機関公立千歳科学技術大学

研究代表者

大越 研人  公立千歳科学技術大学, 理工学部, 教授 (60500139)

研究期間 (年度) 2016-10-21 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード液晶 / スメクチック相 / 枯渇作用 / 配向 / 高圧 / 小角X線散乱 / エントロピー / ナノパターニング / 自己組織化 / 無電解めっき / 高分子構造・物性 / ナノ材料 / 相分離
研究成果の概要

分子量を非常に狭く調整した剛直棒状高分子であるポリシランに、球状分子であるテトラアルキルシランを混合すると、ポリシランの形成するスメクチック相の層間にテトラアルキルシランが選択的に挿入される。このとき挿入の起こる球状分子の直径は、ポリシランの円筒直径とほぼ等しくなっていることを分子モデリングにより見出し、高圧下で促進されることからこの選択的挿入が詰め込みのエントロピーの利得を駆動力として発現していることを明らかにした。また、この混合系をシリコン基板上に展開し、テトラアルキルシランのみを溶媒洗浄で除去し、プラズマエッチングを行ったところ、スメクチック相の層構造を基板に転写することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

様々な分野でナノテクノロジーに関する研究が行われているが、従来技術の延長線上にある電子線リソグラフィーでは100nmを超える領域での限界が見え、ナノデバイス開発において実際に今後の技術開発の基盤となるような材料は少ない。これまでのところ自己組織化を利用してブレイクスルーが図られようとしているが、ナノ構造を配向制御できる技術は殆ど存在しない。本研究成果は、配向膜により配向制御可能なスメクチック液晶構造をテンプレートに利用してナノ構造を構築する技術を開発するものであり、その自己組織化のメカニズムを解明し、材料開発指針にエントロピー駆動という新しいモードを付け加えることに成功したものである。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 9件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Dilated Smectic Liquid Crystal of Polystyrene-block-polysilane-block-polystyrene Copolymer Synthesized by Atom Transfer Radical Polymerization2020

    • 著者名/発表者名
      Itsuki Kato, Takuya Tanaka, Kento Okoshi
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 49 号: 4 ページ: 347-349

    • DOI

      10.1246/cl.200071

    • NAID

      130007828856

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Smectic-Smectic Phase Segregation Occurring in Binary Mixtures of Long and Short Rigid-Rod Helical Polysilanes2019

    • 著者名/発表者名
      Itsuki Kato, Katsuhiko Sunahara, Kento Okoshi
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 52 号: 3 ページ: 1134-1139

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.8b02462

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Side Chain Length on Segregation of Squalane between Smectic Layers Formed by Rod-Like Polysilanes2018

    • 著者名/発表者名
      Takuya Tanaka, Itsuki Kato, Knto Okoshi
    • 雑誌名

      J. Res. Update Polym.

      巻: 7 号: 1 ページ: 1-6

    • DOI

      10.6000/1929-5995.2018.07.01.1

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Discrimination of photo-induced isomerization and molecular reorientation processes in azobenzene derivative doped in a polymer2018

    • 著者名/発表者名
      Kawabe Yutaka、Okoshi Kento
    • 雑誌名

      Optical Materials Express

      巻: 8 号: 2 ページ: 332-332

    • DOI

      10.1364/ome.8.000332

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 棒状高分子の形成するスメクチック相をテンプレートに用いたナノパターニング2020

    • 著者名/発表者名
      羽田将人、藤久陸、大越研人
    • 学会等名
      54回(2019年度)高分子学会北海道支部冬季研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 棒状高分子の形成するスメクチック相をテンプレートに用いたナノパターニング2020

    • 著者名/発表者名
      藤久陸、羽田将人、大越研人
    • 学会等名
      54回(2019年度)高分子学会北海道支部冬季研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 棒状高分子のスメクチック相をテンプレートとして 利用したナノパターニング2019

    • 著者名/発表者名
      藤久陸、羽田将人、大越研人
    • 学会等名
      高分子学会北海道支部2019年度サマーユニバーシティ&若手会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Smectic-Smectic Phases Segregation Formed in Binary mixtures of Rod-Like Helical Polysilanes with Different Molecular Weights2019

    • 著者名/発表者名
      Sandra Piel、藤久陸、大越研人
    • 学会等名
      高分子学会北海道支部2019年度サマーユニバーシティ&若手会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Nano-patterning Using Smectic Phase of Rod-Like Polymer as Template2019

    • 著者名/発表者名
      Masato Haneda, Riku Fujihisa, Kento Okoshi
    • 学会等名
      The 20h Chitose International Forum on Photonics Science & Technology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 長さの異なる棒状高分子の二成分混合系におけるスメクチック-スメクチック相分離2019

    • 著者名/発表者名
      加藤樹、 大越研人
    • 学会等名
      第53回高分子学会北海道支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Smectic―Smectic Phases Segregation Formed in Binary mixtures of Rod-Like Helical Polysilanes with Different Molecular Weights2018

    • 著者名/発表者名
      Itsuki Kato, Kento Okoshi
    • 学会等名
      27th International Liquid Crystal Conference (ILCC2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 棒状らせんポリシランの二成分混合系におけるスメクチックースメクチック相分離2018

    • 著者名/発表者名
      大越研人
    • 学会等名
      2018年液晶討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 分子量の異なる棒状高分子の二成分混合系におけるスメクチック-スメクチック相分離2018

    • 著者名/発表者名
      加藤樹、 大越研人
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] コイル-ロッド-コイルブロック共重合体が形成するスメクチック相2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木龍司、加藤樹、 大越研人
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] コイル-ロッド-コイルブロック共重合体が形成するスメクチック相2017

    • 著者名/発表者名
      田中汰久冶、大越研人
    • 学会等名
      2017年日本液晶学会討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 分子量の異なる棒状高分子の二成分混合系で発現するスメクチック-スメクチック相分離のSNOM観察2017

    • 著者名/発表者名
      砂原克彦、加藤樹、田中汰久冶、大越研人
    • 学会等名
      2017年日本液晶学会討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Induced circular dichroism and laser action of hemicyanine dyes coupled to DNA and DNA-complex2017

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Kawabe, Yuki Suzuki, Takuya Tanaka, Kento Okoshi
    • 学会等名
      SPIE Security + Defence 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spectroscopic studies of hemicyanine dyes coupled to DNA and DNA-complex2017

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Kawabe, Kento Okoshi
    • 学会等名
      CIF18, Chitose International Forum on Photonics Science & Technology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A facile synthesis route to decyl-(R)-2-methylbutyl-dichlorosilane as a monomer of rigid-rod helical polysilane2017

    • 著者名/発表者名
      Itsuki Kato, Katsuhiko Sunahara, Kento Okoshi
    • 学会等名
      CIF18, Chitose International Forum on Photonics Science & Technology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Smectic liquid crystalline structures of coil-rod-coil block copolymers2017

    • 著者名/発表者名
      Takuya Tanaka, Kento Okoshi
    • 学会等名
      CIF18, Chitose International Forum on Photonics Science & Technology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SNOM observation of smectic-smectic phase segregation formed in binary mixture of rod-like helical polysilanes with different molecular weights2017

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiko Sunahara, Itsuki Kato, Takuya Tanaka, Kento Okoshi
    • 学会等名
      CIF18, Chitose International Forum on Photonics Science & Technology
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 棒状らせん高分子のスメクチック液晶相を用いた枯渇作用による相分離構造2017

    • 著者名/発表者名
      田中汰久冶、加藤樹、大越研人
    • 学会等名
      51th高分子学会北海道支部研究発表会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 分子量の異なる棒状高分子の二成分混合系で発現するスメクチック-スメクチック相の相分離2017

    • 著者名/発表者名
      砂原克彦、田中汰久冶、加藤樹、大越研人
    • 学会等名
      51th高分子学会北海道支部研究発表会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 太さの異なる棒状高分子の二成分混合系におけるスメクチック相-スメクチック相分離2017

    • 著者名/発表者名
      加藤樹、田中汰久冶、大越研人
    • 学会等名
      51th高分子学会北海道支部研究発表会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Smectic―Smectic Phase Separation Formed in Binary mixture of Rod-Like Helical Polysilanes with Different Molecular Weights2016

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiko Sunahara, Itsuki Kato, Takuya Tanaka, Kento Okoshi
    • 学会等名
      17th Chitose International Forum on Photonics Science and Technology (CIF17)
    • 発表場所
      千歳科学技術大学(北海道千歳市)
    • 年月日
      2016-11-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Segregation of smectic phases in the binary mixture of rod-like polymers with different diameters2016

    • 著者名/発表者名
      Itsuki Kato, Takuya Tanaka, Kento Okoshi
    • 学会等名
      17th Chitose International Forum on Photonics Science and Technology (CIF17)
    • 発表場所
      千歳科学技術大学(北海道千歳市)
    • 年月日
      2016-11-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] End Modification of Polysilane and SNOM observation of Its Smectic Phase2016

    • 著者名/発表者名
      Takuya Tanaka, Miki Yamashita, Kento Okoshi
    • 学会等名
      17th Chitose International Forum on Photonics Science and Technology (CIF17)
    • 発表場所
      千歳科学技術大学(北海道千歳市)
    • 年月日
      2016-11-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] Liquid Crystalline Polymers: Synthesis, Properties and Applications2018

    • 著者名/発表者名
      Kento Okoshi
    • 総ページ数
      284
    • 出版者
      Central West Publishing
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2016-10-24   更新日: 2021-02-19  

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