2013 Fiscal Year Research-status Report
垂直配向性リオトロピック液晶を用いたシリカナノ多孔膜の垂直配向誘起とその応用
| Project/Area Number |
25810117
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
原 光生 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10631971)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
|
| Keywords | 有機・無機ハイブリッド / メソポーラス / 垂直配向 / リオトロピック液晶 / ゾルゲル法 |
|---|
| Research Abstract |
「垂直配向能」を有する官能基の一種であるアゾベンゼン誘導体（Az）のメタクリレートを疎水性ブロックとし、エチレンオキシドの繰り返し構造からなるメタクリレート（MEO）を親水性として、二段階の原子移動ラジカル重合法にて両親媒性ブロック共重合体 PMEO-b-PAzを合成した。PMEO-b-PAzの小角X線散乱測定の結果、約25nmの規則構造由来の散乱が観測され、単独でのミクロ相分離構造の形成を確認した。PMEO-b-PAzへ水を添加してもこのミクロ相分離構造は保持され、水の添加量に依存して相分離構造が大きくなったことから、PMEO-b-PAzのリオトロピック液晶性も確認できた。
PMEO-b-PAzとテトラエトキシシラン（シリカ前駆体）等からなる混合溶液からスピンコート法にて石英もしくはシリコン基板上に PMEO-b-PAz／シリカ複合膜を調製した。この複合膜の紫外可視吸収スペクトル測定および斜入射小角X線散乱測定の結果、Azメソゲンは基板に対して垂直方向に配向していることが分かった。また、原子間力顕微鏡観察および斜入射小角X線散乱測定の結果からは、ラメラ状ミクロ相分離構造が基板に対して垂直配向していることが明らかとなった。ミクロ相分離構造の垂直配向の達成のためには、Azメソゲンの液晶温度でのアニールが必須であり、Azメソゲンの垂直配向がラメラ状ミクロ相分離構造の垂直配向を誘起したものと考えている。Azメソゲンの垂直配向能を利用することで、アニールという簡便なプロセスのみで基板に依存せず垂直配向性有機・無機複合構造の調製を達成した。また、この垂直配向した有機・無機複合構造の膜から選択的に有機物のみを除去することにも成功しており、垂直方向にナノスケールの周期で凹凸を有するシリカ膜の調製も可能であった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
（1）自発的な垂直配向性を有するAzを含む両親媒性ブロック共重合体PMEO-b-PAzの合成、ならびに（2）PMEO-b-PAzとシリカからなる複合膜におけるミクロ相分離構造の垂直配向が、初年度の目標であった。どちらの目標も達成できたため、当初の予定通りの順調な進展であろうと判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
初年度で調製した垂直配向メソポーラスシリカ膜を活用し、機能性材料を創出することが今後の課題である。そのため、ポ―ラス内への機能性官能基の導入や、チタニアのゾルゲル反応を利用した垂直配向メソポーラスチタニア膜の調製を試みる。また、現在のPMEO-b-PAzはシリカの添加量を変化させても結果的に得られるミクロ相分離構造はラメラ構造であり、PMEO-b-PAzが一定量以上のシリカを含有しないということも分かった。これは、溶媒中でのAzの会合が弱いためと考えられる。リオトロピック液晶の利点を活かし、シリカの添加量に依存して他のミクロ相分離構造（例えばシリンダー状の構造）も発現させるために、Azの分子設計の見直しも視野に入れる。
若干の繰越金については、製膜の際に必要となる基板やガラス器具等の消耗品の購入に使用していく。
|
| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
研究を進めたところ、調製したサンプル内部の詳細な構造解析が必要となったため、当初に予定していた電流電圧印加測定のためのサンプル調製に必要な基板が不要となった。この不要となった基板の購入数を減らした結果、事前の計画よりも使用額が減った。
基本的には予定通りの計画で遂行する。次年度への繰り越し金は、電流電圧印加測定のための基板の購入に使用していく。
|
