| 研究領域 | 元素ブロック高分子材料の創出 |
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| 研究課題/領域番号 |
24102003
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| 研究機関 | 京都工芸繊維大学 |
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研究代表者 |
中 建介 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 教授 (70227718)
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| 研究期間 (年度) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| キーワード | 高分子合成 / 有機無機ハイブリッド高分子 / ナノ材料 / 自己組織化 / 分子性固体 |
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| 研究実績の概要 |
有機合成の手法を取り入れたかご型シルセスキオキサン(POSS)を基本骨格とし、有機化学的手法で複数のPOSSを結合させたダンベル型やスター型ハイブリッドブロックの設計合成を行い、これら単独での材料物性・機能評価をA03班との連携で行い、元素ブロック基盤材料としての課題を抽出することを目的として研究を行った。これとは別に、高周期15族元素であるヒ素を組込んだ新たな元素ブロックの創製も押し進めることで、新たな元素ブロック高分子材料のライブラリー拡大化を目的として研究を行い、以下の研究成果を得た。
１）ジフェニルアセチレン骨格などの剛直なπ共役系で架橋させたイソブチル基含有ダンベル型POSS誘導体を合成し、これらが単独で透明フィルムを形成することを見出し、架橋部位のみで構成されたモデル化合物よりも固体状態で発光波長のレッドシフトの程度が小さく、発光効率が高いことが示された。
２）自己組織化を利用した新規な熱可塑性を有する成型加工性に優れた単一成分有機無機ハイブリッドの開発を目的として、不完全かご型シルセスキオキサンを原料としたコーナーキャッピング法によって得られるT8R7R'型シルセスキオキサンを核とした両親媒性デンドロンを合成し、末端基の違いによる会合挙動およびキャスト膜について評価を行った。
３）環状ヒ素配位子ジヨードPt(Ⅱ)単核錯体結晶は室温で無発光であるが、これに塩化メチレンやトルエンなどの溶媒蒸気を暴露すると数秒で室温で赤色に強く燐光発光する結晶に変換することを見出した。無発光のPt(Ⅱ)錯体結晶にはゲスト分子を取込めるだけの隙間は存在せず無孔性であり、溶媒蒸気吸着によって結晶構造が動的に変化し、加熱により、ゲスト分子が数分以内に脱着し、元の結晶構造に戻り、その溶媒分子有無による結晶密度変化によって発光のON-OFFスイッチングが制御できることを明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初実施計画で予定した１）発光性ユニットPOSSハイブリッドブロック、 ２）スター型POSSハイブリッドブロックおよび３）自己組織性POSSハイブリッドデンドロン型ブロックの設計合成の合成に成功した。実施計画ではさらに、これら新規元素ブロックの単独での材料物性・機能評価をA03班との連携で行い、元素ブロック基盤材料としての課題を抽出することを第一の目的とした。現在までに、１）および２）に関しては研究実績の概要で述べたように、元素ブロック基盤材料となり得ることが見いさだれた。材料物性・機能評価の他班との共同研究は当初実施計画で予定した研究項目では実施に至っていないが、平成２３年度までに開発した材料を用いた共同研究は開始することができ、この体制により次年度も連携を進める体制を確立することができた。以上の理由から本研究課題の当初研究目的と照らし合わせておおむね順調に進展していると判断できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
有機合成の手法を取り入れたかご型シルセスキオキサン(POSS)を基本骨格とし複数のPOSSを有機化学的手法またはA01内およびA02班の研究者と連携した手法で結合させたダンベル型やスター型ハイブリッドブロックの設計合成を行い、これら単独での材料物性・機能評価をA03班との連携で行い、さらにA04班との理論支援を受けて元素ブロック基盤材料としての特徴と課題を明らかにすることで元素ブロックのモデルケースを提示することを第一に進める。次いで、A02班の高分子化の手法と融合させるためにA02班の高分子化研究者と連携し適切な官能基設計を行い、新たな元素ブロック高分子基盤材料創出を目指すとともに、新たに創出する元素ブロックの概念をPOSS以外の無機元素ブロックへの適用の可能性を探り、共同研究や連携を通じて探ることで、優れた光学・電子機能が追究できる元素ブロック高分子基盤材料創出を目指す。
これとは別に、A01およびA02班の有機系研究者と連携で、研究代表者が別途研究を行っていた高周期15族元素（As、Sb）を組込んだ新たな元素ブロックの創製も押し進めることで、新たな元素ブロック高分子材料のライブラリー拡大化も進める。
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