• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

4成分5元ブロック共重合体による新規タイリング構造の構築

研究課題

研究課題/領域番号 21K05176
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分35010:高分子化学関連
研究機関公益財団法人豊田理化学研究所

研究代表者

松下 裕秀  公益財団法人豊田理化学研究所, フェロー事業部門, フェロー (60157302)

研究分担者 鈴木 次郎  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 計算科学センター, 准教授 (40415047)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードブロック共重合体 / モルフォロジー / ブレンド / 周期タイリング / 12回対称準結晶 / ランダムタイリング / フェイゾン歪 / アルキメデスタイリング
研究開始時の研究の概要

ブロック・グラフト共重合体が凝集系で示す多彩なモルフォロジーのうち、分子構造上非対称な線状共重合体が示す柱状構造・棒状構造に焦点を当て、新しいパターン構築を目指す。これまでに主として線状および星型の3成分ブロック共重合体から、正多角形のみからなる周期的アルキメデスタイリング(以降 AT と表記)全12種類のうち9種類が発見された。本研究では、4成分5元共重合体分子を設計・合成の後、バルク構造観察により3種類の未発見メソスケールATを創出する。

研究成果の概要

両端ブロックA,P の体積分率が等しくS1, S2 の比γ(=ΦS1/ΦS2)が異なる3 種の4成分5元ブロック共重合体AS1IS2P (A:ポリ4ビニルベンジルジメチルアミン, S:ポリスチレン, I:ポリイソプレン, P:ポリ2ビニルピリジン)ブレンド物のバルク構造を調べた。 透過型電子顕微鏡観察と小角X線散乱により、0.80 < γ < 1.00 の広い範囲で12回対称準結晶タイリングの基本条件△/□=4/√3 = 2.31を満たすことを確認した。画像処理から、3分子ブレンド物において理論が予想するランダムタイリングと酷似しフェイゾン歪が極めて小さな領域を発見した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

非相容成分から構成されるブロック共重合体は濃厚系及びバルク系では自己組織化構造を示し、通常は構成成分の組成比により系統的に変わる周期構造を作る。特定のブロックにストレスがかかる分子設計を施すと、従来の構造構築とは異なる原理が働き、分子サイズを越えた大周期や準周期をもつ構造が生成する。本研究で扱った4成分5元ブロック共重合体もその代表例であり周期構造を越えた12回対称準周期構造を作りやすいことが判明した。この成果は凝集系の構造論構築の最先端に位置するもので、大きな学術的な意義を持つ。また、準周期構造はメタマテリアルとして機能することが予想され、新しいソフト材料設計の指針としても貴重である。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Kelvin’s Tetrakaidecahedron as a Wigner-Seitz Cell Found in Spherically Microphase-separated BCC Lattice from AB Diblock Copolymer by Monte Carlo Simulation2023

    • 著者名/発表者名
      J. Suzuki, Y. Matsushita
    • 雑誌名

      Macromol. Theory. Simul.

      巻: 32 号: 5 ページ: 202300016-202300016

    • DOI

      10.1002/mats.202300016

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Helical Microdomains with Homochirality Trapped in a Gyroid Network from Symmetric AB1CB2D Pentablock Quaterpolymer Melt Studied by Monte Carlo Simulation2022

    • 著者名/発表者名
      Jiro. Suzuki, Atsushi.Takano, Yushu Matsushita
    • 雑誌名

      Macromol. Theory. Simul.

      巻: 31 号: 5 ページ: 2200015-2200015

    • DOI

      10.1002/mats.202270009

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Largest Quasi-Crystalline Tiling with Dodecagonal Symmetry from a Single Pentablock Quardropolymer of the AB1CB2D Type2022

    • 著者名/発表者名
      Makoto Suzuki, Tsuyoshi Orido, Atsushi Takano, Yushu Matsushita
    • 雑誌名

      ACS Nano.

      巻: 16 ページ: 6111-6117

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cylindrical Super-Lattice Structures with Three-Contrasts from Pentablock Binary Blends Studied by Monte Carlo Simulation2021

    • 著者名/発表者名
      Jiro Suzuki, Makoto Suzuki, Atsushi Takano, Yushu Matsushita
    • 雑誌名

      Macromol. Theory. Simul.

      巻: - 号: 4

    • DOI

      10.1002/mats.202100015

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Periodic and Quasiperiodic Tilings with Complexity in Microphase-Separated Pentablock Polymers2023

    • 著者名/発表者名
      Yushu Matsushita
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Quasicrysrtals(ICQ-15) 6/18-6/23, 2023, Tel Aviv, Israel
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quasicrystalline and Crystalline Tilings with Complexity in Microphase-Separated Pentablock Polymers of the AB1CB2D Type2023

    • 著者名/発表者名
      Yushu Matsushita
    • 学会等名
      Nanostructured Polymers: from precision synthesis to physical properties, 9/4-9/8, 2023, Orleans, France
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] AB1CB2D型4成分5元ブロック共重合体が示す12回対称準周期タイリングの対称性2023

    • 著者名/発表者名
      松下裕秀
    • 学会等名
      第72回高分子討論会 9月26日-9月28日 香川大学幸町キャンパス
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Nearly Ideal Random Tiling with Dodecagonal Symmetry in Four Component Pentablock Polymers of the AB1CB2D Type2023

    • 著者名/発表者名
      Yushu Matsushita
    • 学会等名
      Block CopolymerS ymposium, 11/8-11/10, 2023Pohang, Korea
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 4成分ブロック共重合体が織る12回対称準結晶タイリング構造とその性質2023

    • 著者名/発表者名
      松下裕秀
    • 学会等名
      第28回準結晶研究会 12月18日-12月20日、北海道大学工学部
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ペンタブロック共重合体ブレンドによる二次元超格子構造の構築2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木次郎、高野敦志、松下裕秀
    • 学会等名
      第71回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 摂動を与えたブロック共重合体の構造構築 -周期構造と準周期構造2021

    • 著者名/発表者名
      松下裕秀
    • 学会等名
      日本ゴム協会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ペンタブロック共重合体のバイナリブレンドによる二次元超格子構造2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木 次郎、鈴木 真琴、高野 敦志、松下 裕秀
    • 学会等名
      分子基礎物性研究会・高分子計算機科学研究会・高分子ナノテクノロジー研究会合同討論会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi