液晶分子間相互作用と外場を利用した3次元高分子ナノ階層構造体の設計と応用

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25870224
• 研究機関: 沼津工業高等専門学校
• 研究代表者: 小村 元憲 沼津工業高等専門学校, 電気電子工学科, 准教授 (90401512)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: ミクロ相分離 / 液晶 / ブレンド法 / 三次元構造体 / 円偏光照射 / 秩序秩序転移

研究実績の概要

本研究では、液晶性ブロックコポリマー(BC)と低分子液晶をブレンドするという簡便な方法で、異種液晶間に働く相互作用によって、3成分2階層(以上)の3次元ナノ相分離体を作成することを目的とする。特にラセン型ナノ相分離膜に着目し、ブレンド法、膜-基板界面の相互作用、偏光UVなどの外場印加を複合する方法を用いる。
平成25年度において、488nmの波長のレーザーを用いた円偏光照射した薄膜試料が、右円偏光、左円偏光照射に対する対照のコットン効果を示す円二色性スペクトルを発現することがわかった。平成26年度ではTEM断面測定によりミクロ相分離構造を詳細に検討したところ、歪んだ六方配列や正方配列の球状構造が観察された。また、マクロな平均構造評価を得るために斜入射小角X線散乱測定をおこなったところ、膜面に対し、[110]方向に配向した体心立方配列の球状構造であることがわかった。この状態で、熱をかけると元のシリンダー構造へ変化することもわかり、可逆的な球－シリンダー転移を実現することに成功した。更に、塩化金酸をドーピングしたシリンダー構造膜に偏光照射を行ったところ、同様に球構造への転移が見られた。光還元により金ナノ粒子が、球ドメイン内に局在することがわかった。球ドメインに直接ドーピングを施した場合は、塩化金酸が膜内部へはいる経路がないため、光還元後、膜表面に金ナノ粒子が局在する。3次元的な構造である球状ミクロ相分離構造へのドーピングは殆ど報告例がなく、本研究はミクロ相分離秩序－秩序転移を利用した非常に巧妙な手法だといえる。

研究成果

• [雑誌論文] Chemically Directed Self-Assembly of Perpendicularly Aligned Cylinders by Liquid Crystalline Block Copolymer (2015)
  • 著者名/発表者名: Nanae Yamashita, Satoru Watanabe, Keiji Nagai, Motonori Komura, Tomokazu Iyoda, Kouhei Aida, Yasuhiko Tada, and Hiroshi Yoshida
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. C, 巻: 3 ページ: 2837-2847
  • DOI: 10.1039/C4TC02851A
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and self-assembly of phthalocyanine-tethered block copolymers (2015)
  • 著者名/発表者名: Junko Aimi, Motonori Komura, Tomokazu Iyoda, Akinori Saeki, Shu Seki, Masayuki Takeuchi, and Takashi Nakanishi
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. C 巻: 3 ページ: 2484-2494
  • DOI: 10.1039/C4TC02778G
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linear assembly of porphyrin-C60 complex confined in vertical nanocylinders of amphiphilic block copolymer films (2015)
  • 著者名/発表者名: Takuya Kamimura, Motonori Komura*, Hideaki Komiyama, Tomokazu Iyoda and Fumito Tani
  • 雑誌名: Chem. Comm. 巻: 51 ページ: 1685-1688
  • DOI: 10.1039/C4CC09262G
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of Air Interface-Induced Perpendicular Nanocylinder Orientation in Liquid Crystal Block Copolymer Films by a Surface-Covering Method (2015)
  • 著者名/発表者名: Komura, Motonori*; Yoshitake, Atsushi; Komiyama, Hideaki; Iyoda, Tomokazu
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 48 ページ: 672-678
  • DOI: 10.1021/ma5018742
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nano-Level Surface Processing of Fine Particles by Cavitation to Improve the Photocatalytic Properties of Titanium Oxide (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshihiko Yoshimura, Kentaro Shiraishi, Tatsuhiro Takeshima, Motonori Komura and Tomokazu Iyoda
  • 雑誌名: Nanoscience & Nanotechnology-Asia 巻: 4 ページ: 69-78
  • DOI: 10.2174/2210681204666140905224540
  • 査読あり
• [雑誌論文] Orientation Control of Microphase Separated Nanocylinders in Confined Volume Prepared by Inkjet Printing (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Sato, Nanae Yamashita, Tomokazu Iyoda and Motonori Komura*
  • 雑誌名: Trans. Mat. Res. Soc. Japan 巻: 39 ページ: 165-168
  • DOI: 10.14723/tmrsj.39.165
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Directed self-assembly of nematic liquid crystalline polymers on a rubbed polyimide alignment layer (2014)
  • 著者名/発表者名: Shoichi Kubo, Sho Kobayashi, Shingo Hadano, Motonori Komura, Tomokazu Iyoda, and Masaru Nakagawa
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 53 ページ: 06JC04
  • DOI: 10.7567/JJAP.53.06JC04
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enormously Wide Range Cylinder Phase of Liquid Crystalline PEO-b-PMA(Az) Block Copolymer (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Komiyama, Ryohei Sakai, Shingo Hadano, Sadayuki Asaoka, Kaori Kamata, Tomokazu Iyoda, Motonori Komura*, Takeshi Yamada, Hirohisa Yoshida
  • 雑誌名: Macromolecules, 巻: 47 ページ: 1777-1782
  • DOI: 10.1021/ma402356z
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 液晶配向によるミクロ相分離膜の構造形成機構と制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小村 元憲、彌田 智一
  • 学会等名: 第63回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] 液晶に支配されたミクロ相分離膜の構造形成メカニズムと制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小村 元憲、彌田 智一
  • 学会等名: 第63回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2014-05-28