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2011 年度 実績報告書

節点数制御に基づく導電性高分子の形態制御

研究課題

研究課題/領域番号 22560300
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

小野田 光宣  兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (80128785)

キーワード電気化学敵集合 / 導電性高分子 / ポリピロール / 電解重合反応機構 / 成長形態制御 / 節点数制御 / 生体親和性 / 神経刺激電極
研究概要

電解重合反応は電極近傍の極めて限られた不均一系の反応であり,電解液の組成や電解条件など種々の諸因子が非常に複雑に関与しているため単純には電解重合反応の機構を結論できないという難点がある。本年度は,前年度である程度明らかになった定電流電解重合法による形態制御をさらに明確にするため次のような検討を行なった。電解重合反応では溶媒の塩基性(親核性)がモノマーのそれより小さければ重合体が得られるが,モノマーの塩基性を超える溶媒を用いるとラジカルカチオンは溶媒と相互作用し重合反応は進まないことが分かっている。すなわち,用いる溶媒の極性は電解質の解離とラジカルカチオンの安定性に影響し,その塩基性が重合体形成の有無に関係している。また,電解重合を定電流で実施した場合,単位時間当たりのラジカルカチオンの発生量は一定となるので,ラジカルカップリング反応を仮定すると反応活性種の濃度はモノマー濃度に無関係で電流効率(通荷電荷量に対する重合体生成に使用された電荷量の割合)は変わらないと考えられる。このような考えから,モノマー濃度や定電流値を適宜変化させることにより導電性高分子の形態を針葉状と広葉状を任意に制御できることを見出した。特に,定性的ではあるが電解重合反応機構と形態を関連付けることができ,親電子置換カップリング反応が主反応では針葉状,ラジカルカップリング反応が主反応では広葉状の形態が得られることを示した。導電性高分子が金属と比較して高い生体適合性を有するならば,医用生体工学における新しい人工臓器材料としての機能応用が期待され,導電性を有することから人工視覚,人工聴覚あるいは人工網膜などに用いられる体内埋め込み型神経刺激電極の開発を基本とする神経インタフェース技術の新たな展開,進展が考えられ,電解重合膜とマウス筋芽細胞およびマウス筋管細胞との親和性を調べ,優れた生体適合性を示すことを報告した。

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

電解重合法による導電性高分子合成の反応機構は,電解液の組成や電解条件など種々の諸因子が非常に複雑に電極反応と関与しているため明確には解明されていない。電解重合法では,電極と電解液界面において電子の授受を伴うモノマーと電解質イオン,それに溶媒が関与する分子のダイナミックな動きが生じている。この電解重合反応を定電流で実施した場合,単位時間当たりのラジカルカチオンの発生量は一定となることに気づいた。

今後の研究の推進方策

導電性高分子の形態制御では,広葉状の導電性高分子をニューロンの核部に対応させると,針葉導電性高分子はニューロンの樹状突起(軸策)とみなせる。この知見をもとに特定の枝を選択的に成長させ,針葉状導電性高分子の先端同士を接触させることができる。接続される針葉状導電性高分子の本数,長さ,太さなどは重合条件に依存する。現状では,広葉状導電性高分子のどの箇所から針葉状導電性高分子が発生するかは特定できないが,フラクタル成長の形状,方向,大きさなどは制御可能になっている。従って,特定の枝を選択的に成長させてニューロン先端(針葉状導電性高分子)同士を接触し,ドープあるいは脱ドープに伴う導電性の変化を利用して情報の符号化を行い,分子通信類似の情報受信システムの構築を行う。すなわち,針葉状導電性高分子はニューロンの軸策に対応するので,核部に対応する広葉状導電性高分子との間でシナプス類似の働きをさせることができる。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 電気化学的手法によるポリピロールの形態制御2011

    • 著者名/発表者名
      小野田光宣, 岡田昌之, 多田和也
    • 雑誌名

      電気学会論文誌A

      巻: 131 ページ: 433-438

    • DOI

      10.1541/ieejfms.131.433

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Morphological control of conjugated polymers2011

    • 著者名/発表者名
      M.Onoda, M.Okada, K.Tada
    • 雑誌名

      Physics Procedia

      巻: 14 ページ: 124-133

    • DOI

      10.1016/j.phpro.2011.05.025

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 分子エレクトロニクスとしての応用への期待と課題2011

    • 著者名/発表者名
      小野田光宣
    • 雑誌名

      工業材料

      巻: 59 ページ: 18-22

  • [学会発表] 電気化学的手法による導電性高分子の形態制御2012

    • 著者名/発表者名
      小野田光宣
    • 学会等名
      平成24年電気学会全国大会,S11-8
    • 発表場所
      広島工業大学,五日市(広島県)
    • 年月日
      2012-03-21
  • [学会発表] 導電性高分子と生体エレクトロニクス材料2012

    • 著者名/発表者名
      小野田光宣, 多田和也, 宇戸禎仁
    • 学会等名
      電気学会誘電・絶縁材料研究会,DEI-12-41
    • 発表場所
      産総研九州センター,鳥栖(佐賀県)
    • 年月日
      2012-02-17
  • [学会発表] Fibroblast L929 Culture Experiment on Conductive Polymers2011

    • 著者名/発表者名
      M.Onoda, K.Tada, S.Uto
    • 学会等名
      IJWBME 2011, 7O-1
    • 発表場所
      EGRET HIMEJI, Himeji(兵庫県)
    • 年月日
      2011-12-07
  • [学会発表] Biocompatibility of Conductive Polymers2011

    • 著者名/発表者名
      M.Onoda, Y.Abe, K.Tada
    • 学会等名
      ECO-MATES 2011, OEM-2
    • 発表場所
      Hotel Hankyu Expo Park, Osaka
    • 年月日
      2011-11-30
  • [学会発表] In order to Achieve Iontronics-by looking back on the history of Iontronics-2011

    • 著者名/発表者名
      M.Onoda
    • 学会等名
      IDC-NICE 2011, 20p-8
    • 発表場所
      Kyushu National Museum(福岡県)
    • 年月日
      2011-10-20
  • [学会発表] 導電性高分子の成長形態と制御2011

    • 著者名/発表者名
      小野田光宣, 岡田昌之, 多田和也
    • 学会等名
      平成23年電気学会基礎・材料・共通部門大会,III-6
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都)
    • 年月日
      2011-09-22
  • [学会発表] Culture Experiments for Mouse Fibroblast using Conductive Polymers2011

    • 著者名/発表者名
      M.Onoda, Y.Abe, K.Tada
    • 学会等名
      ISEIM 2011, B3
    • 発表場所
      Doshisha University, Kyoto
    • 年月日
      2011-09-07
  • [学会発表] ポリピロールの形態制御と電流挙動2011

    • 著者名/発表者名
      小野田光宣, 岡田昌之, 多田和也
    • 学会等名
      2011年秋季第73回応用物理学関係連合講演会,1a-G-7
    • 発表場所
      山形大学小白川キャンパス(山形県)
    • 年月日
      2011-09-01
  • [学会発表] Aim at Achievement of Organic Molecular Device Engineering2011

    • 著者名/発表者名
      M.Onoda
    • 学会等名
      AM-FPD 11
    • 発表場所
      Ryukoku University, Kyoto(招待講演)
    • 年月日
      2011-07-11
  • [図書] PEDOTの材料物性とデバイス応用2012

    • 著者名/発表者名
      小野田光宣
    • 総ページ数
      405
    • 出版者
      PEDOT/PVA複合膜の作製

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公開日: 2013-06-26  

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