| 研究課題/領域番号 |
18K14283
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
原 光生 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10631971)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 液晶 / フォトポリマー / 有機無機ハイブリッド / 湿度応答 / ナノ構造 / メソポーラスシリカ |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題は、界面活性剤を有機物質とする有機無機ナノ組織薄膜における界面活性剤の相転移誘起と光固定、ならびに異種液晶相のパターニングと多孔質材料への展開を目的としている。
初年度は、薄膜中の界面活性剤の相転移誘起と光固定の実現のために、無機材料の設計から開始した。複数のシランカップリング剤を原料として用いることで、架橋基と吸湿部位を有する種々のポリシロキサンを設計・評価した。いずれのポリシロキサンも吸湿性を有することを水晶振動子マイクロバランス法にて確認した。このポリシロキサンと界面活性剤からなる有機無機複合膜において、湿度制御下の斜入射X線回折測定を行い、界面活性剤の相転移が薄膜中において繰り返し生じることも確認した。この相転移は湿度に依存しており、薄膜中の吸湿量から算出される界面活性剤濃度と観測された液晶相の関係は、既報の水－界面活性剤系の相図と良い一致を示した。
界面活性剤の光固定は、光開始チオール・エン反応や桂皮酸の光二量化などの、光架橋システムを利用した。湿度に依存して可逆に構造を変える有機無機複合膜に対して任意の湿度下で紫外光を照射すると、その後は湿度に依存せず同一の液晶相を保持した。ただし、光架橋による膜の体積収縮が顕著な場合、液晶構造の崩壊が観測され、架橋率の最適化が必要であった。
以上のように、有機無機複合化された界面活性剤の相転移は通常困難であったが、吸湿現象による膜中の界面活性剤濃度変化とフレキシブルな無機物質、光架橋を組み合わせることで、有機無機複合ナノ組織構造の環境応答性の湿度制御と光固定を達成した。
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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
当初の計画通り、無機物質中での界面活性剤の液晶相転移と、液晶相の光固定を達成した。光架橋による膜の体積収縮が液晶構造の崩壊を招くことは想定外であったが、今後、多孔質材料へと展開する際の重要な知見が得られた。
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| 今後の研究の推進方策 |
基本的には、申請時の計画に従い、異種の液晶構造の光パターニングや多孔質材料への構造変換を進める。ただし、現在は結晶相－液晶相の相転移を取り扱うにとどまっており、界面活性剤の種類を変えることで液晶相－液晶相の相転移へと展開していく。また、光架橋による膜の体積収縮が液晶構造の崩壊を招いた原因の最たるものは架橋部位である親水領域が狭いためと考えており、適宜、親水領域の大きな界面活性剤のスクリーニングも視野に入れる。2年目も順調に進めば、グラジエントのかかった湿度環境下での光固定にも取り組み、液晶相転移の過渡的な状態の可視化も試みる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
北海道胆振東部地震の発生に連動した学会中止で旅費支出の予定が変わったため、次年度に持ち越すこととした。この次年度使用額は、次年度の旅費に充てることとする。
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