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2015 年度 実施状況報告書

分子内架橋構造を有するブロック共重合体の精密合成と自己組織化ナノ構造制御への応用

研究課題

研究課題/領域番号 15K17862
研究機関北海道大学

研究代表者

磯野 拓也  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70740075)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード分子内架橋 / ブロックコポリマー / メタセシス反応
研究実績の概要

本研究の目的は、ブロックコポリマーリソグラフィーへの応用を志向し、10~20 nmオーダーでミクロ相分離を制御可能なブロックコポリマーの設計指針を確立することである。これを達成するための鍵として「高分子鎖の広がり」に着目し、これを抑制する手段として分子内架橋構造をブロックコポリマーに導入するという着想に至った。
本年度は分子内架橋ブロックコポリマーの合成に先立ち、オレフィンを側鎖に有する様々な直鎖状ポリマーを前駆体として分子内架橋反応を行った。具体的には、ポリメタクリレート、ポリスチレン、および脂肪族ポリエステルを主鎖とする前駆体を用い、Grubbs第2世代触媒を用いて分子内架橋反応を実施した。各種分光学的測定および溶液物性解析の結果、何れの前駆体を用いた場合でも望みの分子内架橋反応が進行していることが明らかとなった。また、前駆体の一次構造と分子内架橋生成物のサイズに関する相関についても検討することが出来た。加えて、分子内架橋反応に用いる溶媒が分子内架橋生成物のサイズに大きく影響することも見出した。以上の結果について、現在、論文化を進めている。
上記の知見をもとに、オレフィンを側鎖に有するブロックコポリマーを前駆体とした分子内架橋を試みた。具体的にはポリスチレンと脂肪族ポリエステルからなるブロックコポリマーを用い、Grubbs第2世代触媒を用いて分子内架橋反応を実施した。その結果、ホモポリマーと同様に分子内架橋反応が進行し、望みの分子内架橋ブロックコポリマーを与えた。さらに、分子内架橋反応の条件あるいはオレフィン含有量などを適切に選択することで、分子内架橋ブロックコポリマーの分子の広がりを制御することも可能であった。

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

目的とする分子内架橋ブロックコポリマーを合成する手法を確立することが出来た。さらに、本手法の普遍性についても確認できつつあり、平成27年度に行うべき合成の基礎検討はおおむね順調に進展していると判断できる。

今後の研究の推進方策

現在のところ、いくつかの分子内架橋ブロックコポリマーが得られているので、これらについて早急にバルク中における自己組織化の検討を行う。その結果をフィードバックし、新たな分子内架橋ブロックコポリマーを分子設計する。分子設計を最適化していくことで、最終的に、10nm以下の周期構造をもったナノ構造を発現可能な分子内架橋ブロックコポリマーを開発する。

次年度使用額が生じた理由

3月中に全ての物品が納品されたが、事務手続き上の問題で4月支払いとなったため次年度使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

4月中に速やかに該当分の支払いを行う。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2016 2015

すべて 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] 分子内オレフィンメタセシスによる単分子ナノパーティクルのサイズ選択的合成2016

    • 著者名/発表者名
      渡部航大; 田中涼斗; 磯野拓也; 田島健次; 佐藤敏文
    • 学会等名
      第 65回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(神戸市)
    • 年月日
      2016-05-25 – 2016-05-27
  • [学会発表] オレフィンメタセシス反応によるジブロックコポリマーの分子内架橋2016

    • 著者名/発表者名
      田中涼斗; 渡部航大; 磯野拓也; 田島健次; 佐藤敏文
    • 学会等名
      第 65回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(神戸市)
    • 年月日
      2016-05-25 – 2016-05-27
  • [学会発表] 分子内オレフィンメタセシスを用いた単分子ナノ粒子合成法の確立2016

    • 著者名/発表者名
      渡部航大; 田中涼斗; 磯野拓也; 田島健次; 佐藤敏文
    • 学会等名
      第 50 回高分子学会北海道支部研究発表会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)
    • 年月日
      2016-01-21 – 2016-01-21
  • [学会発表] オレフィンメタセシス反応による分子内架橋ブロックコポリマーの合成2016

    • 著者名/発表者名
      田中涼斗; 渡部航大; 磯野拓也; 田島健次; 佐藤敏文
    • 学会等名
      第 50 回高分子学会北海道支部研究発表会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)
    • 年月日
      2016-01-21 – 2016-01-21
  • [学会発表] ポリメタクリレートの分子内架橋によるサイズ制御された単分子ポリマーナノ粒子の合成2016

    • 著者名/発表者名
      渡部航大; 田中涼斗; 磯野拓也; 田島健次; 佐藤敏文
    • 学会等名
      日本化学会北海道支部 2016 年 冬季研究発表会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)
    • 年月日
      2016-01-19 – 2016-01-20
  • [学会発表] Synthesis of Polymethacrylate-Based Single Chain Nanoparticles via Intramolecular Metathesis Reaction2015

    • 著者名/発表者名
      渡部航大; 田中涼斗; 磯野拓也; 田島健次; 佐藤敏文
    • 学会等名
      Japan Korea Joint Symposium 2015
    • 発表場所
      北九州国際会議場(北九州市)
    • 年月日
      2015-10-28 – 2015-10-31
    • 国際学会
  • [学会発表] ポリメタクリレートの分子内架橋によるサイズ制御された単分子ポリマーナノ粒子の合成2015

    • 著者名/発表者名
      渡部航大; 磯野拓也; 田島健次; 佐藤敏文
    • 学会等名
      第 5 回 CSJ 化学フェスタ 2015
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2015-10-13 – 2015-10-15
  • [学会発表] ポリメタクリレートの分子内メタセシス反応による単分子ポリマーナノパーティクルの合成2015

    • 著者名/発表者名
      渡部航大; 田中涼斗; 磯野拓也; 田島健次; 佐藤敏文
    • 学会等名
      2015 年度北海道高分子若手研究会
    • 発表場所
      定山渓グランドホテル瑞苑(札幌市)
    • 年月日
      2015-08-28 – 2015-08-29
  • [学会発表] 側鎖オレフィンのメタセシス反応による分子内架橋ポリメタクリレートの合成2015

    • 著者名/発表者名
      渡部航大; 高田健司; 磯野拓也; 田島健次; 佐藤敏文
    • 学会等名
      日本化学会北海道支部 2015 年 夏季研究発表会
    • 発表場所
      北海道教育大学函館校(函館市)
    • 年月日
      2015-07-18 – 2015-07-18
  • [学会発表] 分子内メタセシス反応によるサイズ制御された単分子ナノパーティクルの合成2015

    • 著者名/発表者名
      渡部航大; 高田健司; 磯野拓也; 田島健次; 佐藤敏文
    • 学会等名
      第 64 回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • 年月日
      2015-05-27 – 2015-05-29

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公開日: 2017-01-06  

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