2022 Fiscal Year Research-status Report
光刺激と化学刺激の多重協働活性化を活用した高機能材料群の創成
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21K05181
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
正井 宏 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (70793149)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | マイクロパターニング / ソフトマテリアル / 弾性率 / 発光性材料 / π共役化合物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光加工性材料は大面積に対するマイクロスケールの精密加工や遠距離からの加工が可能という点で高い汎用性を有し、医療・電子・プロセス高額など多岐にわたる分野での応用が期待されている。しかし、光加工可能な材料は光に不安定という根源的なトレードオフ問題を抱えていた。
本研究では、この問題を解決するための方法論として、光のみではなく化学刺激の共存下でのみ加工可能な「多重協働活性化」を着想した。加工時には光と化学刺激を用いた多重協働活性化によって光加工を行いつつ、加工後は化学刺激を除去することで、光加工性と光に対する安定性を両立可能である。
本年度は、π共役骨格を拡張したアリールケイ素化合物における、塩化水素と紫外光との協働活性化に基づく炭素ケイ素結合の開裂反応を利用した、協働的な材料加工を実現した。ケイ素化合物を架橋剤としたゲル材料は、塩化水素と紫外光を作用させることで架橋点が開裂し、ゾル化に伴う材料分解性を示した。塩化水素を含むゲルに対して、フォトマスクを用いた光照射を行ったところ、マスクパターンを反映した局所的な分解を示し、材料を望みの形状に加工可能であることが明らかとなった。材料加工後に酸を除いた条件で光安定性を評価したところ、環境光下でも高い安定性を有することが示された。加えて、ケイ素化合物による架橋材料の適用範囲としては、ゲル材料のみならず、溶媒を含まないエラストマー材料に対しても適用可能であった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は、新たな協働反応骨格として、拡張π共役系を持つアリールケイ素化合物の開発に成功した。この骨格を利用したゲル材料は、塩化水素と紫外光を作用させることで架橋点が開裂し、ゾル化に伴う材料分解性を示す一方で、酸を除いた状態では環境光下でも高い安定性を有することが示された。また、フォトマスクを用いた光照射を行ったところ、マスクパターンを反映した局所的な分解を示すなど、材料を望みの形状に加工可能であることが明らかとなった。加えて、材料適用範囲として無溶媒材料であるエラストマー材料への適用性を示すなど、多様な材料展開・加工性の実現に成功したといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、アリールケイ素骨格を側鎖として用いた上で、側鎖が持つ発光部位・液晶部位・重原子を協働的に切除することで、光照射部位のみ選択的に発光性・液晶性・屈折率をそれぞれ制御可能な材料の創成を目指す。このような材料は、フォトマスクを用いて光照射位置をマイクロオーダーで制御することで、従来技術では困難な材料中の発光・偏光・屈折率などの光物性に対する後天的マイクロパターニングを実現する。
また、より多重化された協働反応の開発を目指す。協働反応に必要な刺激をさらに増加させた系を構築することで、より光安定性に優れた光加工を実現する。具体的には、光増感剤からのエネルギー移動などを活用し、より光単独の刺激に対して安定な協働的光加工技術の創成を行う。
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