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2011 年度 実施状況報告書

ナノハイブリッド調製法を応用したメタマテリアル創製法の探索

研究課題

研究課題/領域番号 23655213
研究機関名古屋大学

研究代表者

野呂 篤史  名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90377896)

研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2013-03-31
キーワードブロック共重合体 / ナノハイブリッド / メタマテリアル / 高圧重合 / 可逆付加開裂連鎖移動重合 / ナノ相分離構造 / 高分子量
研究概要

ナノメーターオーダーで金属を規則配列させた「金属ナノ構造体」内部では、ナノ空間内に閉じ込められた自由電子と光(電磁波)とが共鳴することにより、表面プラズモン(SPR)を生じる。このSPR現象による自由電子からの発生磁場が周辺磁場を打ち消すことで、負の屈折率を有する「メタマテリアル」が創製できると考えられている。そこで本課題では、最近我々が開発したナノハイブリッドの調製法を高分子量ブロック共重合体に適用することによって、比較的大きなナノ構造を有するハイブリッドを作製し、そのメタマテリアルとしての可能性を評価することを目的としている。 平成23年度では比較的大きなナノ構造を有するハイブリッドを作製するために、高分子量ポリマーの合成に着手した。専用の装置を用いて高圧下(約4000気圧)においてスチレンモノマーの可逆付加開裂連鎖移動重合を試みた。大気圧下での重合では変換率が高くなるにつれて重合が進行しなくなるが、高圧下での重合では比較的短時間でほぼ100%の変換率を実現することができた。ゆえに得られたポリスチレンは比較的大きな分子量(数十万)のものであった。今後重合条件を最適化することにより分子量が大きくかつ分子量分布の狭い試料を合成していく。また得られたポリスチレンホモポリマーをマクロ開始剤として別モノマーを重合することにより、高分子量のブロック共重合体を合成していく。 高分子量ブロック共重合体合成とは別の実験も行った。分子量が数万程度のブロック共重合体と様々な金属塩とを混合することによって、混合物がナノ相分離構造を示すハイブリッドとなっていることを、透過型顕微鏡および小角X線散乱により確認している。また金属塩の代わりにカドミウム-セレンナノ粒子を混合することでもナノハイブリッドを調製できた。こららの結果については学会発表を行った。また関連の研究成果に関して論文発表を行った。

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

高分子量ブロック共重合体の合成までには至っていないが、その前段階である高分子量ホモポリマーの合成を達成することができている。また平成23年度交付申請書に記載の通り、ナノハイブリッド調製、ナノハイブリッドの構造観察については順調に進めることができている。おおよそ予定通りに研究を進めることができていると考えている。

今後の研究の推進方策

高圧でのリビング重合を実施することによって、高分子量ホモポリマーの合成を実現できている。今後は分子量分布の狭い高分子量ブロック共重合体を合成するために、実験・合成条件を系統的に変化させて実験を行うことにより、最適な実験・合成条件を見つけ出す。さらに高分子量ブロック共重合体と金属化合物とを混合することによってナノハイブリッドを調製し、そのメタマテリアルとしての特性を評価する。構造サイズだけではなく構造形状が光学特性に大きな影響を与えると考えられるので、モルフォロジーの影響も調査する。具体的な調査方法としては光の透過率測定、反射率測定を行う予定である。

次年度の研究費の使用計画

高圧重合、ナノ構造観察、光学測定を行うための物品の購入費として平成24年度に交付された研究費と平成23年度残金の大部分を使用する。また現在までに得られた研究成果、今後得られる研究成果について学会において発表するため、学会出張旅費として使用する予定である。 なお、前倒し経費で購入予定であった油入耐触圧力計(十数万)は、既存の圧力計で代用したために購入の必要がなくなり、ゆえに平成23年度残金が生じた。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (8件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Nanophase-Separated Supramolecular Assemblies of Two Functionalized Polymers via Acid-Base Complexation2011

    • 著者名/発表者名
      Noro, Atsushi; Ishihara, Koji; Matsushita, Yushu
    • 雑誌名

      MACROMOLECULES

      巻: 44(16) ページ: 6241-6244

    • URL

      http://pubs.acs.org/DOI:/abs/10.1021/ma201440v

    • 査読あり
  • [学会発表] 非共有結合を利用したブロック共重合体/金属化合物ハイブリッドの調製とナノ構造観察2012

    • 著者名/発表者名
      樋口康太、提嶋佳生、野呂篤史、松下裕秀
    • 学会等名
      第29回PFシンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場(つくば)
    • 年月日
      2012年3月15日
  • [学会発表] Preparation and Morphologies of Nanohybrids of Block Copolymer/Inorganic Component2011

    • 著者名/発表者名
      Kota Higuchi, Yoshio Sageshima, Atsushi Noro, Yushu Matsushita
    • 学会等名
      Nagoya University Global COE International Symposium on Elucidation and Design of Materials and Molecular Functions and 7th & 8th Yoshimasa Hirata Memorial Lectures
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 年月日
      Nov. 29, 2011
  • [学会発表] ブロック共重合体のナノ相分離構造を鋳型としたハイブリッドの作製とそのモルフォロジ―2011

    • 著者名/発表者名
      野呂篤史、樋口康太、提嶋佳生、松下裕秀
    • 学会等名
      第60回高分子討論会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山)
    • 年月日
      2011年9月29日
  • [学会発表] 超分子ポリマーゲル-分子デザインで構築するソフト材料-2011

    • 著者名/発表者名
      野呂篤史
    • 学会等名
      第56回高分子夏季大学(招待講演)
    • 発表場所
      ホテルフジタ(福井)
    • 年月日
      2011年7月14日
  • [学会発表] ブロック共重合体/金属塩ハイブリッドの調製とそのナノ相分離構造解析2011

    • 著者名/発表者名
      提嶋佳生、野呂篤史、松下裕秀
    • 学会等名
      第28回PFシンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場(つくば)
    • 年月日
      2011年7月12日
  • [学会発表] ブロック共重合体と金属硝酸塩からなるナノハイブリッドの調製とその凝集構造2011

    • 著者名/発表者名
      提嶋佳生、野呂篤史、松下裕秀
    • 学会等名
      第60回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      大阪国際会議場(大阪)
    • 年月日
      2011年5月25日
  • [学会発表] ブロック共重合体/半導体ナノハイブリッドの調製とそのナノ相分離構造2011

    • 著者名/発表者名
      樋口康太、提嶋佳生、野呂篤史、松下裕秀
    • 学会等名
      第60回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      大阪国際会議場(大阪)
    • 年月日
      2011年5月25日
  • [学会発表] Preparation of Block Copolymer/Metal Salt Hybrids and the Structural Isomer Effect of One Block on Their Morphologies2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshio Sageshima, Atsushi Noro, Yushu Matsushita
    • 学会等名
      The 2nd FAPS Polymer Congress
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2011-05-09
  • [備考] 名古屋大学松下研究室ホームページtopページ

    • URL

      http://morpho.apchem.nagoya-u.ac.jp/

  • [備考] 名古屋大学松下研究室ホームページ論文リストページ

    • URL

      http://morpho.apchem.nagoya-u.ac.jp/list.html

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公開日: 2013-07-10  

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