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超微細インクジェット手法を用いた高分子表面・界面研究と光機能界面への応用

研究課題

研究課題/領域番号 20J11052
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分35020:高分子材料関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

北村 一晟  名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2022-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2021年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2021年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードマランゴニ効果 / 高分子液晶 / アゾベンゼン / 光誘起物質移動 / 表面微細加工
研究開始時の研究の概要

超微細インクジェット法を用い、高分子膜表面へ異種高分子を塗布することで、異種高分子界面を構築し、濡れや拡散、分子配向から異種高分子界面の特性を明らかにするとともに、光機能材料へ展開し、新たな材料パターニング技術の創出を目的とする。インクジェット塗布で生じた、表面張力差を駆動力とする物質移動現象に関して、実験と理論の双方から検証を重ね、物理理論モデルの構築を行い、数理的に本現象の解釈を深化させる。さらに、アゾベンゼン高分子膜での物質移動を対象に、膜表面が与える影響を精査し、物質移動機構の新たな解釈を加えるとともに、膜最表面の表面張力の時空間的に制御に基づく、新規表面微細加工手法を創出する。

研究実績の概要

本研究では、超微細インクジェット法を用い、高分子薄膜表面へ異種高分子を局所塗布することで、ヘテロ高分子界面構築し、濡れや拡散、分子配向から異種高分子界面の特性を明らかにするとともに、光機能材料へ展開し、新たな材料パターニング技術の創出を目的とする研究を遂行した。前年度までに、光応答性アゾベンゼン高分子液晶薄膜の表面に、異種の高分子をインクジェット塗布して光を照射したところ、表面張力差によるマランゴニ効果を駆動力として、特異的な膜物質の移動が生じるプロセスを提案している。今年度は、インクジェット塗布にて生じる物質移動に関して、根本的メカニズムの解明を目指し、in-situ 原子間力顕微鏡(AFM)観察による、物質移動のダイナミクスの解明に取り組んだ。物質移動の時空間的挙動について解析を行い、表面を起点とする物質移動の本質的な理解に迫った。さらに、これらのマランゴニ効果による物質移動機構をこれまで報告されているアゾベンゼン液晶高分子膜でのパターン露光による物質移動に適用した。20年以上にわたり多く研究が進められているものの、統一的解釈に至っていない物質移動機構に対して、表面およびマランゴニ効果が物質移動に与える影響を精査することで、新たな解釈を提案した。これらの原理に基づいて、膜最表面の表面張力を時空間的に制御することで、これまでにない、膜最表面制御に基づく光不活性高分子薄膜での表面凹凸パターン形成手法の創出を行った。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Photo-triggered surface relief formation of polystyrene films based on the Marangoni flow driven by a surface photoresponsive skin laye2021

    • 著者名/発表者名
      Issei Kitamura, Mitsuo Hara, Shusaku Nagano, Takahiro Seki
    • 雑誌名

      Molecular Crystals and Liquid Crystals

      巻: -

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoisomerization-induced patterning of ion-pairing materials based on anionic azobenzene and its complex with a fluorescent π-electronic system2021

    • 著者名/発表者名
      Yamakado Ryohei、Kitamura Issei、Hara Mitsuo、Nagano Shusaku、Seki Takahiro、Maeda Hiromitsu
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 57 号: 35 ページ: 4287-4290

    • DOI

      10.1039/d0cc07640f

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photo-triggered large mass transport driven only by a photoresponsive surface skin layer2020

    • 著者名/発表者名
      Issei Kitamura, Keisuke Kato, Rafael Berk, Takashi Nakai, Mitsuo Hara, Shusaku Nagano, Takahiro Seki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1038/s41598-020-69605-8

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 膜最表面の光応答層から伝播する光誘起物質移動2020

    • 著者名/発表者名
      北村一晟、原光生、永野修作、関隆広
    • 学会等名
      第69回高分子学会年次会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 光応答スキン層のマランゴニ効果を利用した新規表面パターニング手法2020

    • 著者名/発表者名
      北村一晟、原光生、永野修作、関隆広
    • 学会等名
      第69回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 膜最表面の光応答スキン層による液晶高分子膜の表面形状コマンドサーフェス2020

    • 著者名/発表者名
      北村一晟、原光生、永野修作、関隆広
    • 学会等名
      2020年日本液晶学会オンライン研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-07-07   更新日: 2024-03-26  

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