| 研究課題/領域番号 |
16K13607
|
|---|
| 研究機関 | 京都大学 |
|---|
研究代表者 |
大野 工司 京都大学, 化学研究所, 准教授 (00335217)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2018-03-31
|
| キーワード | 高分子合成 / 高分子構造・物性 / ナノ材料 / 表面・界面物性 / 自己組織化 |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究の目的の一つは、構造の明確な粒径分布の狭いディスク状粒子を精密に合成することである。そこで、膨潤粒子回転圧縮法によりポリスチレンディスク状粒子を合成した。具体的には、単分散ポリスチレン球状粒子を少量の良溶媒(THF)を含んだ水に分散し、その分散液を回転圧縮装置内で撹拌することによりディスク状粒子を調製した。この際、粒子の凝集を抑制するために、分散相(水)への界面活性剤の種類（ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール)、微粒子濃度などを検討した。
これらの粒子に固定化開始剤を付与するために、蛍光標識シリカ層で覆うことを試みた。尚、蛍光標識は来年度以降の構造解析を精度良く行うために施す必要がある。シリカ層の原料となるテトラエトキシシランの滴下速度、濃度を最適化することにより、数十ナノメートル程度のシリカ層をディスク状粒子表面に付与することが出来た。重合開始基担持シランカップリング剤とシリカ被覆ディスカッションをエタノール中で撹拌し、さらに、アンモニアを加えることにより、重合開始基をディスク状粒子表面に付与した。
得られた粒子を使って、メタクリル酸メチルおよびスチレンの原子移動ラジカル重合を行った。具体的には、開始基付与ディスク状粒子を少量のDMFに分散させ、メタクリレート、重合触媒となる塩化銅、そのリガンド、さらに、遊離開始剤を混合し、真空下、60℃で重合することにより、分子量分布の狭いグラフトポリマーで修飾したディスク状粒子を合成することに成功した。
|
| 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
反応条件を鋭意検討した結果、ディスク状粒子の合成、シリカ層の導入、開始基およびポリマーブラシのディスク状粒子表面への導入に成功した。それぞれの反応ステップにおいて、微粒子が凝集することが頻発したが、条件を精査し反応を繰り返すことにより、合成ルートを最適化出来たことは極めて意義深いと考えている。
また、当初の計画には予定していなかったが、硝酸コバルトの水熱反応により、水酸化コバルトディスク状粒子を合成することに成功した。ポリスチレンディスク状粒子とは異なり、水酸化コバルトディスク状粒子は粒子表面に多くの水酸基を有していることから、ポリマーブラシの付与をより簡便且つ効率的に行える可能性があり、今後、この粒子を用いた研究も期待できる。
ポリマーブラシ付与ディスク状粒子分散液の顕微鏡観察を早急に行う必要があると考えている。
|
| 今後の研究の推進方策 |
ポリマーブラシ付与ディスク状粒子の合成経路の開発を引き続き行う。特に、ポリマーブラシを導入しやすい無機材料の粒子を合成することに注力する。
グラフトポリマーの良溶媒にポリマーブラシ付与ディスク状粒子を様々な体積分率で分散させ自己組織化による秩序形成の相図を作成する。この際、比重・屈折率を合わせた混合溶媒を用いることにより重力および溶媒とのファンデルワールス相互作用の影響を小さくし、熱力学的に平衡状態を保つなどの工夫を加える。また、秩序構造の構築の際に、各種剪断力(圧力、流れ、微振動)を用い、動的な構造形成についても検討する。
蛍光標識したディスク状複合粒子が形成する組織体の構造解析は、共焦点レーザースキャン蛍光顕微鏡を用いた実空間観察により行う。その際、高速スキャンモードを併用することにより、秩序構造形成過程の動的解析を行うことも検討する。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
主に試薬およびガラス器具類購入費として計上していた物品費がおさえられたことによる。顕微鏡観察がすすんでおらず、これを来年度に実施することになったため。また、学会発表などの外部発表を来年度に行うことにしたため。
|
| 次年度使用額の使用計画 |
複合微粒子合成用の試薬およびガラス・プラスチック器具類を購入する。また、顕微鏡観察用の特殊セルを作製するために物品費が必要となる。次年度以降に計画変更した外部発表を行うための旅費などに使用する。
|
