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空間秩序型高分子ブロック構造の構築

公募研究

研究領域元素ブロック高分子材料の創出
研究課題/領域番号 15H00735
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関京都大学

研究代表者

植村 卓史  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50346079)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2016年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2015年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード多孔性金属錯体 / ポリチオフェン / フラーレン / 太陽電池 / 高分子 / ナノハイブリッド / ホスト―ゲスト / 多孔性配位高分子 / 電導度 / 配向
研究実績の概要

π共役系高分子であるポリチオフェンは、導電性や蛍光などの興味深い光電子物性を示すことから、他の機能性材料とハイブリッド化することで新たな電子材料の創製を目指した研究が数多く行われている。特に、有機薄膜太陽電池の分野では、ポリチオフェンとフラーレン誘導体のハイブリッドが活性層として頻繁に用いられており、それらの混合状態を適切に制御することが望まれている。一方、金属イオンと有機配位子から構成される多孔性金属錯体(PCP)が近年注目を集めている。PCPは均一で規則的なナノ細孔を有しており、細孔のサイズ、次元性、表面環境を自在に設計できるという特徴を持つ。さらに、PCPは配位結合により骨格構造が構築されているため、ホスト骨格を穏和な条件で容易に取り除くことができる。本研究では、PCPの細孔内にC60を導入後、ターチオフェンを重合することで、PCPの細孔内にポリチオフェンとC60が分散した複合体を構築した。そのご、EDTD水溶液を用いることで、ホスト錯体を除去し、PCPとC60の混合物を得た。得られた複合体の電子顕微鏡測定からこれら二つが数重ナノメートル以下のレベルで混合していることが明らかになった。無置換のポリチオフェンはπ平面性が高く、長い共役長を有しているが、不溶不融であるためプロセスができず、このようなデバイスへの応用は困難であった。PCPを介する本手法により、成型・加工が不可能な無置換ポリチオフェンのプロセスが可能となることが期待される。
また、PCPとポリチオフェンとの複合体がNO2ガスを低濃度で識別できるセンサーとして利用できることも見出し、このようなPCPと導電性高分子の複合体が機能性材料創製のキーとなり得ることも明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 謝辞記載あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 図書 (2件)

  • [国際共同研究] クイーンズ大学(カナダ)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Nanostructuration of PEDOT in Porous Coordination Polymers for Tunable Porosity and Conductivity2016

    • 著者名/発表者名
      Benjamin Le Ouay, Mickael Boudot, Takashi Kitao, Takeshi Yanagida, Susumu Kitagawa, Takashi Uemura
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 138 号: 32 ページ: 10088-10091

    • DOI

      10.1021/jacs.6b05552

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The controlled synthesis of polyglucose in one-dimensional coordination nanochannels2016

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Kobayashi, Yuki Horie, Kayako Honjo, Takashi Uemura, Susumu Kitagawa
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 52 号: 29 ページ: 5156-5159

    • DOI

      10.1039/c6cc01357k

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Radical Polymerization of Vinyl Monomers in Porous Organic Cages2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Uemura, Ryo Nakanishi, Shuto Mochizuki, Susumu Kitagawa, Motohiro Mizuno
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 55 号: 22 ページ: 6443-6447

    • DOI

      10.1002/anie.201601587

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Unraveling Inter- and Intra-chain Electronics in Polythiophene Assemblies Mediated by Coordination Nanospaces2016

    • 著者名/発表者名
      Michael W. A. MacLean, Takashi Kitao, Takeo Suga, Motohiro Mizuno, Shu Seki, Takashi Uemura, Susumu Kitagawa
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 55 号: 2 ページ: 708-713

    • DOI

      10.1002/anie.201510084

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Molecule-Level Studies on Dynamic Behavior of Oligomeric Chain Molecules in Porous Coordination Polymers2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Uemura, Gosuke Washino, Susumu Kitagawa, Hirohide Takahashi, Aiko Yoshida, Kunio Takeyasu, Masayoshi Takayanagi, Masataka Nagaoka
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 119 号: 37 ページ: 21504-21514

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.5b06083

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mixing of immiscible polymers using nanoporous coordination templates2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Uemura, Tetsuya Kaseda, Yotaro Sasaki, Munehiro Inukai, Takaaki Toriyama, Atsushi Takahara, Hiroshi Jinnai, Susumu Kitagawa
    • 雑誌名

      Nature Commun.

      巻: 6 号: 1 ページ: 7473-7473

    • DOI

      10.1038/ncomms8473

    • NAID

      120005743657

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 錯体ナノ空間で高分子を制御する2016

    • 著者名/発表者名
      植村卓史
    • 学会等名
      第11回有機元素化学セミナー
    • 発表場所
      京都大学宇治キャンパス
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Polymer Chemistry in Coordination Nanochannels2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Uemura
    • 学会等名
      International Symposium on Polymer and Related Materials
    • 発表場所
      Harbin Engineering University, China
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nanoconfinement of Polymers in Coordination Nanochannels2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Uemura
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center, USA
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Polymer Chemistry in Coordination Nanospaces2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Uemura
    • 学会等名
      Adelaide Nanomaterials Symposium
    • 発表場所
      The University of Adelade, Australia
    • 年月日
      2015-12-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 第三・第四世代ポリマーアロイの設計・制御・相容化技術2016

    • 著者名/発表者名
      植村卓史
    • 総ページ数
      270
    • 出版者
      S&T出版
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 元素ブロック高分子―有機-無機ハイブリッド材料の新概念―2015

    • 著者名/発表者名
      植村卓史
    • 総ページ数
      270
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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