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2018 年度 実績報告書

高分子ナノ組織体に形成される2次元ナノ空間場を用いた超イオン伝導材料の創製

研究課題

研究課題/領域番号 26286010
研究機関山形大学

研究代表者

松井 淳  山形大学, 理学部, 教授 (50361184)

研究分担者 永野 修作  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40362264)
源明 誠  富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 准教授 (70334711)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2019-03-31
キーワード二次元プロトン伝導 / ナノ空間 / 生体膜
研究実績の概要

前年度作製に成功したホスホン酸を有する高分子ナノシートをLangmuir-Blodgett法により作製したラメラ状組織体におけるプロトン伝導特性について検討した。プロトン伝導度はホスホン酸含有率が41%までは含有率の増加とともに増加したが45%まで増加させると41%の7割程度の伝導度となった。そこで、これらのプロトン伝導の活性化エネルギーを検討したところ、41%では0.21 eVであったのに対し45%では0.25eVと増加した。国内、国外のグループにおいて積層膜界面のような2次元(2D)伝導ではプロトンソース間の距離が伝導度に重要な影響を与えるとの計算化学的報告がある。具体的には、プロトン伝導の活性化エネルギーはプロトンホッピングに由来するものと、その後の水素結合ネットワークの再配向に由来するもの2つが存在し、前者は距離が短いほど、後者は距離が長いほど小さい。そこで、これらの理論研究を元に、2Dモデルを構築しプロトンソース間距離と活性化エネルギーの関係を実験的に見積もった。その結果41%のものはプロトンソース間距離が2.8オングストロームであり、45%のものは2.5オングストロームであった。計算化学的手法から見積もられた最適値は2.6オングストローム;であることを考慮すると41%では水素結合ネットワークを形成するのに十分な距離に近づいているとともに、その後の再配向が可能な程度の距離を保っているのに対し、45%では近すぎるために立体障害により再配向が妨げられていることが示唆された。これより、実験的にはじめて、効率的なプロトン輸送を行うためには、プロトンソースを多量に導入するのではなく、2D界面に閉じ込めるとともに、その距離をオングストロームスケールで制御することが重要であることが示された。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 7件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Biomimetic Polyelectrolytes Based on Polymer Nanosheet Films and Their Proton Conduction Mechanism2019

    • 著者名/発表者名
      Tsuksamoto Mayu、Ebata Kazuki、Sakiyama Hiroshi、Yamamoto Shunsuke、Mitsuishi Masaya、Miyashita Tokuji、Matsui Jun
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 35 ページ: 3302~3307

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.8b04079

  • [雑誌論文] Electrochemical Charge Storage Using Layer-by-Layer Deposited Film Composed of Redox Polymer and Inorganic Nanoparticle2018

    • 著者名/発表者名
      Kayaba Yuki、Hojyo Kenta、Ono Kenta、Ishizaki Manabu、Kanaizuka Katsuhiko、Kondo Shin-ichi、Kurihara Masato、Mistuishi Masaya、Matsui Jun
    • 雑誌名

      Journal of Photopolymer Science and Technology

      巻: 31 ページ: 349~352

    • DOI

      10.2494/photopolymer.31.349

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and photochemical response of Ru(ii)-coordinated double-decker silsesquioxane2018

    • 著者名/発表者名
      Kucuk Asuman Celik、Matsui Jun、Miyashita Tokuji
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 8 ページ: 2148~2156

    • DOI

      10.1039/c7ra12290j

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Highly Ordered Lamellar Formation in Dodecylacrylate Copolymer by Humid Annealing2018

    • 著者名/発表者名
      Matsunaga Kohei、Tanaka Keiko、Matsui Jun
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 47 ページ: 500~502

    • DOI

      10.1246/cl.171188

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-Density and Monolayer-Level Integration of π-Conjugated Units: Amphiphilic Carbazole Homopolymer Langmuir?Blodgett Films2018

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Shunsuke、Nishina Nanae、Matsui Jun、Miyashita Tokuji、Mitsuishi Masaya
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 34 ページ: 10491~10497

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.8b01694

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Resistive non-volatile memories fabricated with poly(vinylidene fluoride)/poly(thiophene) blend nanosheets2018

    • 著者名/発表者名
      Zhu Huie、Yamamoto Shunsuke、Matsui Jun、Miyashita Tokuji、Mitsuishi Masaya
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 8 ページ: 7963~7968

    • DOI

      10.1039/c8ra01143e

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Biomimetic proton conductive film prepared by ultra thin polymer self assembly2018

    • 著者名/発表者名
      ◯Mayu Tsukamoto, Jun Matsui, Shunsuke Yamamoto, Tokuji Miyashita, and Masaya Mitsuishi
    • 学会等名
      18th International Symposium on Advanced Organic Photonics
    • 国際学会
  • [学会発表] Multicolor electrochromism in a single electrode using Layer-by-Layer hybrid film prepared from redox polymer and inorganic nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      ◯Yuki Kayaba, Kenta Hojo, Kenta Ono, Manabu Ishizaki, Katsuhiko Kanaizuka, Shin-ichi Kondo, Masato Kurihara, Masaya Mitsuishi, Jun Matsui
    • 学会等名
      18th International Symposium on Advanced Organic Photonics
    • 国際学会
  • [学会発表] Construction of hierarchical structure in block copolymer using nano and micro phase separation2018

    • 著者名/発表者名
      Sachiho Ito, Kohei Matsunaga, Jun Matsui, Shunsuke Yamamoto, Masaya Mitsuishi, Shusaku Nagano, Hiroshi Yabu
    • 学会等名
      18th International Symposium on Advanced Organic Photonics
    • 国際学会
  • [学会発表] 生体模を倣膜した高分子電解質の2次元プロトン伝導機構2018

    • 著者名/発表者名
      ◯塚本 真由、松井 淳、山本 俊介、三ツ石 方也、宮下 徳治
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
  • [学会発表] ナノおよひ_ミクロ相分離を用いたフ_ロックコホ_リマーの構造作製2018

    • 著者名/発表者名
      ○伊藤 祥穂,松永 康平,松井 淳,山本 俊介,三ツ石 方也,永野 修作, 藪 浩
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
  • [学会発表] レドックス高分子と無機ナノ粒子の階層構造化による単一電極多色エレクトロクロミズム2018

    • 著者名/発表者名
      ○萱場裕貴・北條健太・小野健太・石崎学・金井塚勝彦・近藤慎一・栗原正人・三ツ石方也・松井淳
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
  • [学会発表] Color mixing of electrochromism in a single electrode using Layer-by-Layer hybrid film prepared from redox polymer and inorganic nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      ◯Yuki Kayaba, Kenta Hojo, Kenta Ono, Manabu Ishizaki, Katsuhiko Kanaizuka, Shin-ichi Kondo, Masato Kurihara, Masaya Mitsuishi, Jun Matsui
    • 学会等名
      KJF-ICOMEP 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Construction of nanophase separation structure in block copolymer thin film using humidifying annealing method2018

    • 著者名/発表者名
      ○Sachiho Ito, Kohei Matsunaga, Jun Matsui, Shunsuke Yamamoto, Masaya Mitsuishi, Shusaku Nagano
    • 学会等名
      KJF-ICOMEP 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Two-Dimensional Proton Conduction in Biomimetic Polymer Electrolytes Prepared the Polymer Nanosheet Multilayer Film2018

    • 著者名/発表者名
      ◯Mayu Tsukamoto, Shunsuke Yamamoto, Masaya Mitsuishi, Tokuji Miyashita and Jun Matsui
    • 学会等名
      First International Conference on 4D Materials and Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Biomimetic proton conductive film using the interlayer of polymer nanosheet assembly2018

    • 著者名/発表者名
      ◯Mayu Tsukamoto, Shunsuke Yamamoto, Masaya Mitsuishi, Tokuji Miyashita and Jun Matsui
    • 学会等名
      16th International Symposium on Polymer Electrolytes
    • 国際学会
  • [学会発表] ファジーな階層構造による単一電極多色エレクトロクロミズム2018

    • 著者名/発表者名
      ○萱場裕貴・北條健太・小野健太・石崎学・金井塚勝彦・近藤慎一・栗原正人・三ツ石方也・松井淳
    • 学会等名
      The 35th International Conference of Photopolymer Science and Technology
  • [学会発表] 気液界面を用いたカテコール前駆体ブロックコポリマーの構造化とポストトリートメントによるテンプレートへの応用2018

    • 著者名/発表者名
      ○伊藤祥穂・松井淳・永野修作・藪浩
    • 学会等名
      第65回応用物理学会 春季学術講演会
  • [学会発表] 生体膜を模倣した高分子電解質の2次元プロトン伝導2018

    • 著者名/発表者名
      ○塚本真由1,松井淳2, 山本俊介3, 宮下徳治3, 三ツ石方也3
    • 学会等名
      第65回応用物理学会 春季学術講演会
  • [学会発表] レドックス高分子と無機ナノ粒子との交互積層膜を利用した単一電極多色エレクトロクロミズム2018

    • 著者名/発表者名
      ○萱場裕貴・北條健太・小野健太・石崎学・金井塚勝彦・近藤慎一・栗原正人・三ツ石方也・松井淳
    • 学会等名
      第65回応用物理学会 春季学術講演会
  • [学会発表] 束縛場を利用したブロックコポリマーテンプレートの構築2018

    • 著者名/発表者名
      ○伊藤祥穂・松永康平・松井淳・藪浩
    • 学会等名
      SATテクノロジー・ショーケース2018
  • [学会発表] Amorphous Lamellar Film Prepared From Comb-like Polymers Using a Humid Annealing Method2018

    • 著者名/発表者名
      Jun Matsui
    • 学会等名
      The 7th International Symposium of Green MAP Center and LPIC
    • 招待講演
  • [学会発表] 溶媒アニールによるくし形高分子の階層構造化2018

    • 著者名/発表者名
      松井淳
    • 学会等名
      ナノマテリアルコロキウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 水との相互作用を利用した高分子の階層構造化2018

    • 著者名/発表者名
      松井淳
    • 学会等名
      平成29年度溶液化学勉強会講演会
    • 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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