メゾスコピックスケール空間の機能化

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12305060
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 橋本 竹治 京都大学, 工学研究科, 教授 (20026230)
• 研究分担者: 西条 賢次 京都大学, 工学研究科, 教務職員 (60115847) ; 竹中 幹人 京都大学, 工学研究科, 助手 (30222102) ; 長谷川 博一 京都大学, 工学研究科, 助教授 (60127123)
• キーワード: ブロック共重合体 / ミクロ相分離 / 電荷移動錯体 / 多孔体 / 共連続構造 / 金属超微粒子 / 機能性材料 / 電子顕微鏡

研究概要

□本研究は、ブロックコポリマーが形成する周期的多相構造(ミクロ相分離構造またはミクロドメイン構造)のメゾスコピックスケール空間に金属超微粒子や有機電荷移動錯体などの高機能物質を導入し、これまでの技術では得られなかった新規高機能材料を開発するプラットフォーム技術を確立することを目的とした。高機能物質を導入するプラットフォームとしてブロックコポリマーの特定のミクロドメイン相あるいはミクロドメイン相の一方をオゾン分解法により選択的に除去して得たメゾスコピックスケールの孔径を持つ多孔体を用いた。
平成14年度はポリスチレン-ポリイソプレンジブロックコポリマー(PS-b-PI)が形成するラメラ状のミクロドメイン相の一方に選択的にTTF(テトラチアフルバレン)/TCNQ(7,7,8,8-テトラシアノキノジメタン)電荷移動錯体を0-ジクロロベンゼン溶液からのキャスト法により導入することを試みたところ、TTF/TCNQ電荷移動錯体はポリイソプレンミクロドメイン相に選択的に導入されることが電視顕微鏡観察により判明した。また、TTFのみを添加したPS-b-PIの薄膜をI_2蒸気とn-ヘキサンの混合蒸気に曝すとポリイソプレンミクロドメイン相にのみTTF/ヨウ素電荷移動錯体を充填することができた。この場合、ポリイソプレンミクロドメイン相は導電性、ポリスチレンミクロドメイン相は絶縁体となるため、数十ナノメートル幅の微細配線に用いることができる。
従来の導電性を持つ高分子材料としては、ポリアセチレン、ポリピロールなどの導電性高分子と電荷移動錯体を高分子ホモポリマー媒体中にコンポジット化した材料があるが、いずれもバルク材料に限られている。本研究による超微細高分子導電体の作成技術は、大規模集積回路等微細加工した電子素子等の微細配線や高性能コンデンサーなどへの応用が期待される。また、本技術はブロック共重合体の自己組織化を利用するため、省資源、省エネルギーが期待できる。

研究成果

• [文献書誌] F.Court, T.Hashimoto: "Morphological Studies of Binary Mixtures of Block Copolymers, 2. Chain Organization of Long and Short Block in Lamellar Microdomains and Its Effect on Domain Size and Stability"Macromolecules. 35. 2566-2575 (2002)
• [文献書誌] K.Takahashi, H.Hasegawa, T.Hashimoto, V.Bellas, E.Iatrou, N.Hadjichristidis: "Four-Phase Triple Coaxial Cylindrical Microdomain Morphology in a Linear Tetrablock Quaterpolymer of Styrene, Isoprene, Dimethylsiloxane, and 2-Vinylpyridine"Macromolecules. 35. 4859-4861 (2002)
• [文献書誌] 松下忠史, 長谷川博一, 橋本竹治: "ブロック共重合体ミクロドメインヘの電荷移動錯体の導入"高分子論文集. 59. 860-862 (2002)
• [文献書誌] K.Yamauchi, H.Hasegawa, T.Hashimoto, N.Kohler, K.Knoll: "Synthesis and Morphological Studies of Polyisoprene-block-Polystyrene-block-Poly(vinyl methyl ether)Triblock Terpolymer"Polymer. 43. 3563-3570 (2002)
• [文献書誌] K.Fukunaga, T.Hashimoto, H.Elbs, G.Krausch: "Self-Assembly of a Lamellar ABC Triblock Copolymer Thin Film"Macromolecules. 35. 4406-4413 (2002)
• [文献書誌] Y.-Y.Huang, H.-L.Chen, Takeji Hashimoto: "Face-Centered Cubic Lattice of Spherical Micelles in Block Copolymer/Homopolymer Blends"Macromolecules. 36. 764-770 (2003)