巨視的配向およびヘリシティを制御したヘリカルグラファイトの創成と機能発現

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24750219
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 高分子・繊維材料
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 松下 哲士 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90589186)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 液晶 / 共役ポリマー / らせん構造 / 形態制御 / グラファイト

研究概要

本研究では、らせん状共役ポリマーを前駆体とし、巨視的配向およびヘリシティを制御したヘリカルグラファイトを創成した。主たる研究成果は次の通りである。
まず、(1)キラルネマチック液晶から成る不斉反応場のヘリカルセンスやらせんピッチ、配向状態を変化させることで、ねじれの度合いや巻きの向き、巨視的配向を制御したヘリカル共役ポリマーを合成した。次に、(2)それらを炭素化前駆体として、巨視的配向やヘリシティを制御したヘリカルグラファイトを調製した。また、(3)自己集積化によりウィスカー構造を形成する芳香族共役ポリマーを前駆体として、巨視的配向グラファイトウィスカーを調製した。

研究成果

• [雑誌論文] Helical Carbon and Graphite Films Prepared from Helical Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Films Synthesized by Electrochemical Polymerization in Chiral Nematic Liquid Crystals (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Matsushita, B. Yan, S. Yamamoto, Y. S. Jeong, K. Akagi
  • 雑誌名: Angew. Chem., Int. Ed. 巻: 53 ページ: 1659-1663
  • DOI: 10.1002/anie.201308462
  • 査読あり
• [雑誌論文] Iodine Doping Effects on the Lattice Thermal Conductivity of Oxidized Polyacetylene Nanofibers (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Bi, A. Weathers, S. Matsushita, M. T. Pettes, M. Goh, K. Akagi, L. Shi
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 114 ページ: 1943302-1-194302-6
  • DOI: 10.1063/1.4831945
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochromism-Driven Linearly and Circularly Polarised Dichroism of Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Derivatives with Chirality and Liquid Crystallinity (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Matsushita, Y. S. Jeong, K. Akagi
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 499 ページ: 1883-1890
  • DOI: 10.1039/C2CC37116B
  • 査読あり
• [雑誌論文] ヘリカルグラファイト (2013)
  • 著者名/発表者名: 松下哲士、京谷陸征、赤木和夫
  • 雑誌名: 炭素、炭素材料学会, Carbon 巻: No. 258, 63 ページ: 201-209, 597
  • DOI: 10.7209/tanso.2013.201,10.1016/j.carbon.2013.07.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lyotropic Chiral Nematic Liquid Crystalline Aliphatic Conjugated Polymers Based on Disubstituted Polyacetylene Derivatives that Exhibit High Dissymmetry Factors in Circularly Polarized Luminescence (2012)
  • 著者名/発表者名: B. A. San Jose, S. Matsushita, K. Akagi
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 134 ページ: 19795-19807
  • DOI: 10.1021/ja3086565
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical and Optical Properties of Doped Helical Polyacetylene Graphite Films in Terahertz Frequency Range (2012)
  • 著者名/発表者名: P. E. Gusakov, A. V. Andrianov, A. N. Aleshin, S. Matsushita, K. Akagi
  • 雑誌名: Synth. Met. 巻: 162 ページ: 1846-1851
  • DOI: 10.1016/j.synthmet.2012.08.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] ヘリカルグラファイト誕生-花炭に学ぶヘリカルポリアセチレンからの構築- (2012)
  • 著者名/発表者名: 松下哲士、赤木和夫
  • 雑誌名: 化学、化学同人 巻: Vol. 67, No. 8 ページ: 29-33
• [学会発表] 自発垂直配向ネマチック液晶を重合場とするポリアセチレンフィルムの合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀川大夢、松下哲士、赤木和夫
  • 学会等名: 第63回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス(長崎県)
  • 年月日: 20140924-26
• [学会発表] 綿布の化学的固相炭素化と生成した炭化織物の導電性と力学物性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 京谷陸征、松下哲士、赤木和夫
  • 学会等名: 平成26年度繊維学会年次大会
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京都)
  • 年月日: 2014-06-11
• [学会発表] 木材パルプからの紙の化学的固相炭素化と生成した機能性炭化紙の構造物性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 京谷陸征、藤野謙一、後藤至誠、松下哲士、赤木和夫
  • 学会等名: 平成26年度繊維学会年次大会
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京都)
  • 年月日: 2014-06-11
• [学会発表] Helical Carbon and Graphite Films Prepared from Helical Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Films Synthesized by Electrochemical Polymerization in Chiral Nematic Liquid Crystals (2014)
  • 著者名/発表者名: 松下哲士、閻柏如、山本晋資、鄭龍洙、赤木和夫
  • 学会等名: 第63回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県)
  • 年月日: 2014-05-28
• [学会発表] Carbonization of Helical Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Films that are Electrochemically Doped with Alkylsulfonic Acid (2014)
  • 著者名/発表者名: 陶頎、閻柏如、松下哲士、赤木和夫
  • 学会等名: 第63回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県)
  • 年月日: 2014-05-28
• [学会発表] セルロース系材料の脱水反応による効率的な化学的固相炭素化と炭素化物の構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 京谷陸征、木村伸一、松下哲士、赤木和夫
  • 学会等名: 第40回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 京都教育文化センター(京都府)
  • 年月日: 2013-12-04
• [学会発表] セルロースの化学的固相炭素化法による新規な導電性炭素シートの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 京谷陸征、松下哲士、赤木和夫
  • 学会等名: 第22回高分子材料フォーラム
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京都)
  • 年月日: 2013-11-29
• [学会発表] Carbonization of PEDOT Films that are Electrochemically Doped with Alkylsulfonic Acid (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Tao, B. Yan, S. Matsushita, K. Akagi
  • 学会等名: Joint Workshop on Functional Synthetic Metals
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2013-11-29
• [学会発表] Macroscopically Aligned Carbon Whiskers Prepared from Self-Assembled Aromaticπ-Conjugated Polymers as Carbonization Precursors (2013)
  • 著者名/発表者名: B. Yan, S. Matsushita, K. Suda, K. Akagi
  • 学会等名: Joint Workshop on Functional Synthetic Metals
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2013-11-29
• [学会発表] Helical Carbon and Graphite Films Prepared from Helical PEDOT Films Synthesized through Electrochemical Polymerization in Chiral Nematic Liquid Crystals (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Matsushita, B. Yan, S. Yamamoto, Y. S. Jeong, K. Akagi
  • 学会等名: Joint Workshop on Functional Synthetic Metals
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2013-11-29
• [学会発表] Macroscopically Aligned Carbon Whiskers Prepared from Self-Assembled Aromaticπ-Conjugated Polymers as Carbonization Precursors (2013)
  • 著者名/発表者名: 閻柏如、松下哲士、須田清、赤木和夫
  • 学会等名: 第62回高分子討論会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス(石川県)
  • 年月日: 2013-09-11
• [学会発表] ライオトロピックキラルネマチック液晶性二置換ポリアセチレン誘導体の合成と円偏光発光特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: ベネディクトサンホセアルセナ、松下哲士、赤木和夫
  • 学会等名: 2013年日本液晶学会討論会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス(大阪府)
  • 年月日: 2013-09-10
• [学会発表] セルロース系クロスの化学的固相炭素化と炭素化クロスの構造物性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 京谷陸征、松下哲士、赤木和夫
  • 学会等名: 平成25年度繊維学会年次大会
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京都)
  • 年月日: 2013-06-14
• [学会発表] 化学的固相炭素化セルロースクロスの物性と燃料電池電極機能 (2013)
  • 著者名/発表者名: 京谷陸征、松下哲士、赤木和夫
  • 学会等名: 第62回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 京都国際会館(京都府)
  • 年月日: 2013-05-30
• [学会発表] Lyotropic Chiral Nematic Liquid Crystalline Aliphatic Conjugated Polymers Based on Disubstituted Polyacetylene Derivatives That Exhibit High Dissymmetry Factors in Circularly Polarized Luminescence (2013)
  • 著者名/発表者名: ベネディクトサンホセアルセナ、松下哲士、赤木和夫
  • 学会等名: 第62回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 京都国際会館(京都府)
  • 年月日: 2013-05-29
• [学会発表] Electrical and Optical Characterization of Doped Helical Polyacetylene Graphite Films by THz Time-Domain Spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: P. E. Gusakov, A. V. Andrianov, A. N. Aleshin, S. Matsushita, K. Akagi
  • 学会等名: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals (ICSM2012)
  • 発表場所: Atlanta, America
  • 年月日: 20120708-13
• [学会発表] セルロース系材料の高炭素化収率を示す新規な化学的固相炭素化方法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 京谷陸征、木村伸一、平谷和久、松下哲士、赤木和夫
  • 学会等名: 第39回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 長野市生涯学習センター(長野県)
  • 年月日: 2012-11-28
• [学会発表] Carbon Whiskers Prepared from Self-Assembled Poly(meta-phenylene) Derivatives as Carbonization Precursors and Their Macroscopic Alignment (2012)
  • 著者名/発表者名: B. Yan, S. Matsushita, K. Suda, K. Akagi
  • 学会等名: Joint Workshop on Functional Synthetic Metals
  • 発表場所: Wanju, Korea
  • 年月日: 2012-11-23
• [学会発表] Hierarchically Controlled Helical Graphite Films Prepared from Helical-Conjugated Polymers as Carbonization Precursors (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Matsushita, M. Kyotani, K. Akagi
  • 学会等名: Joint Workshop on Functional Synthetic Metals
  • 発表場所: Wanju, Korea
  • 年月日: 2012-11-22
  • 招待講演
• [学会発表] セルロース系物質から高機能性シート状炭化物の生成と電池電極への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 京谷陸征、木村伸一、岡田達弘、松下哲士、赤木和夫
  • 学会等名: 第21回高分子材料フォーラム
  • 発表場所: 北九州国際会議場・西日本総合展示場(福岡県)
  • 年月日: 2012-11-02
• [学会発表] ポリパラフェニレンエチニレン誘導体の凝集状態でのキラリティ反転と円偏光発光 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木紳司、ベネディクトサンホセアルセナ、松下哲士、赤木和夫
  • 学会等名: 第61回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学(愛知県)
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] Carbon Whiskers Prepared from Self-Assembled Aromatic Conjugated Polymers as Carbonization Precursors and Their Macroscopic Alignment (2012)
  • 著者名/発表者名: 閻柏如、松下哲士、須田清、赤木和夫
  • 学会等名: 第61回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学(愛知県)
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] 紙の触媒を用いた高炭化収率形態保持炭素化と機能性炭素材料 (2012)
  • 著者名/発表者名: 京谷陸征、木村伸一、松下哲士、赤木和夫
  • 学会等名: 平成24年度繊維学会年次大会
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京都)
  • 年月日: 2012-06-07
• [学会発表] Synthesis and Properties of Poly(para-phenyleneethynylene) (PPE) Derivatives with Chiral Substituents in Side Chains (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木紳司、ベネディクトサンホセアルセナ、松下哲士、赤木和夫
  • 学会等名: 第61回高分子学会年次大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2012-05-30
• [学会発表] Carbon Whiskers Prepared from Self-Assembled Poly(meta-phenylene) Derivatives as Carbonization Precursors (2012)
  • 著者名/発表者名: 閻柏如、松下哲士、須田清、赤木和夫
  • 学会等名: 第61回高分子学会年次大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2012-05-29
• [学会発表] ポリアセチレンのヘリカルナノファイバーの炭素化によるヘリカルグラファイトの構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 京谷陸征、松下哲士、赤木和夫
  • 学会等名: 公益社団法人日本顕微鏡学会第68回学術講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県)
  • 年月日: 2012-05-15
• [図書] "導電性高分子を活用した研究開発テーマの発掘"、曲がる、伸びるデバイスを実現する技術シーズからの研究開発テーマの発掘、「技術シーズを活用した研究開発テーマの発掘」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡辺和誉、松下哲士、赤木和夫
  • 総ページ数: 295-300
  • 出版者: 技術情報協会
• [備考] 特記事項 化学雑誌「化学」の2012年67巻8号の表紙に、「ヘリカルグラファイト誕生-花炭に学ぶヘリカルポリアセチレンからの構築-」のタイトルで同誌に掲載された解説(化学, 67, No. 8, 29-33, 2012)の概要を示す絵が採用された。
• [備考]
  • URL: http://www.fps.polym.kyoto-u.ac.jp/research.html#papers,http://www.fps.polym.kyoto-u.ac.jp/akagi_hp-english/research.html#papers