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Soft materials science based on structural two-dimensionality

基于结构二维的软材料科学

基本信息

批准号：
21H05024
负责人：
福島孝典
金额：
$ 116.31万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-05 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、２次元入れ子状ハニカム構造への集合化を強く誘起する三脚型トリプチセン（TP）を基本ユニットとし、薄膜、単分子膜、結晶、バルク固体など、多様な形態とスケールを有する２次元分子集合体の創製を推進している。またトリプチセンに加え、自発的な２次元集合能を有する新しい分子モチーフの開発も展開している。本年度の具体的な研究成果の例を以下に記載する。（１）TPを側鎖に導入したポリチオフェン誘導体を合成し、固体状態の構造を調べた。剛直な主鎖を有するπ共役高分子においてもTPの能力は損なわれず、ポリチオフェンを特異な構造へと集合化できることを見出した。現在得られた集合体の物性を検討している。また、温度感応性ポリマーであるPNIPAMの両端にTPを側鎖に含むセグメントを導入したトリブロック共重合体を合成したところ、この系においてもTPの２次元集合化により、化学架橋なしにヒドロゲルを形成し、それが温度によって可逆に収縮／膨張することを見いだした。（２）TPを配位子とする新規Zn、Co、およびMn酸化物クラスターの検討過程で、Mn系において極めて高効率な光熱変換特性を見出している。（３）新たに開発したトリカチオン型TPが、MgB2の層間に挿入することを見出した。今後この複合体の物性検討を推進する。（４）TPと類似の２次元集合化挙動を示し、遷移金属イオンを三角格子点上に集積化可能な分子を開発した。（５）湾曲構造を特徴とするスマネンを基盤とし、前例のない力学特性・応答性、配向特性を示す液晶を開発した。この系においても、２次元に発達した秩序構造が鍵の一つであることを明らかにした。（６）MDシミュレーションにより、TP誘導体が集合化する過程を可視化するとともに、置換パターンの違いが集合化に与える影響を明らかにした。以上、本研究における物質基盤を確立するとともに多角的な研究展開を実施している。

In this study, the aggregation of two-dimensional molecular structures is strongly induced, and the creation of three-dimensional molecular aggregates (TP) is promoted. The development of a new molecular structure is possible through the addition and self-generation of two-dimensional sets. Examples of specific research results this year are recorded below. (1) TP is introduced into the side lock, and the structure of the solid state is adjusted. The ability of TP to be integrated into the polymer chain is not limited to the ability of TP to be integrated into the polymer chain. Now we have to study the physical properties of the aggregates. In addition, the temperature sensitive polymer of PNIPAM is composed of two dimensional aggregates of TP, chemical bridging and reversible expansion. (2) The new TP ligand is used to study the reaction process of Zn, Co, Mn and Mn acid compounds. The Mn system has high conversion efficiency and photothermal conversion characteristics. (3) The new development of TP and MgB2 in the interlayer. In the future, the physical properties of the complex will be discussed. (4) TP is similar to the two-dimensional aggregation, and the migration of metals is possible on the triangular lattice. (5) The characteristics of the curved structure, the mechanical properties, the alignment characteristics and the development of liquid crystals This is the second dimension of order structure. (6) The process of aggregation of MD and TP inducers is visualized, and the effect of aggregation of MD and TP inducers is clarified. In this study, the material matrix was established and the multi-angle research was carried out.