ドメイン構造を有する単分子ポリマーナノ粒子の構築法開発

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18J20302
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 田中 涼斗 北海道大学, 大学院総合化学院, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2018-04-25 – 2021-03-31
• キーワード: ブロック共重合体 / ミクロ相分離 / 分子内架橋

研究実績の概要

直鎖状ブロック共重合体の各ポリマーブロックを分子内架橋することにより、パッチ型分子内架橋ブロック共重合体を合成することに着手した。また、非架橋および分子内架橋ブロック共重合体のミクロ相分離状態を比較することで、分子内架橋をミクロ相分離微細化の手法として確立することを目指した。まず、スチレンとp-(3-ブテニル)スチレンとをリビングアニオン共重合し、適切な重合停止剤を用いることで側鎖に末端二重結合、停止末端に水酸基を有するポリスチレンを合成した。続いて、大希釈条件下、グラブス触媒第二世代を用いたオレフィンメタセシス反応を行うことで分子内架橋ポリスチレンを合成した。その後、分子内架橋ポリスチレンを開始剤としてアリル基を有するグリコリドを開環重合することでポリスチレンブロックのみ分子内架橋されたポリスチレン-ポリグリコリドブロック共重合体を得た。最後に、再度オレフィンメタセシス反応に付すことでポリスチレンブロックとポリグリコリドブロックをそれぞれ分子内架橋したパッチ型分子内架橋ブロック共重合体を得た。比較対象として同等の分子量及びブロック長比の直鎖上ブロック共重合体も合成した。シンクロトロン放射光を用いて、直鎖状および分子内架橋ブロック共重合体のミクロ相分離構造を観察した。その結果、どちらのポリマーからもミクロ相分離構造の形成を示す散乱パターンが観測された。ミクロ相分離構造のドメインサイズを表す一次ピークを比較すると、分子内架橋ブロック共重合体の方が広角側に観測され、ドメインサイズの縮小が示唆された。この結果より、ブロック共重合体を分子内架橋することがミクロ相分離構造のサイズを縮小する手法として有効であることが分かった。今後、ポリマーリソグラフィーへの応用を志向して、薄膜中でのミクロ相分離構造の解析および一方のポリマーブロックの選択的除去を試みる。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

ポリマーリソグラフィーに応用することを想定しているため、本来は薄膜状態においてミクロ相分離構造の微細化を確認し、さらに片ブロックの選択的除去まで検討する予定であった。しかし、サンプルの合成に想定以上に時間を要したため、そのステップまで至らなかった。

今後の研究の推進方策

薄膜状態でのミクロ相分離構造の観察および片ブロックの選択的除去を検討する。また、本研究計画のもう一つの柱であるコアシェル型SCPNの合成に着手する。