Fabrication of Polyrotaxane Nanosheet: Exploration of Formation Mechanism and Applicability

聚轮烷纳米片的制备：形成机制及应用探索

基本信息

批准号：
19J12840
负责人：
上沼駿太郎
金额：
$ 1.09万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

シクロデキストリン(CD)とポリマーの自己組織化では、ポリマーの構成モノマー種、分子量、親水疎水性、トポロジー、シーケンスなどを調節することで、ロッドやキューブ、プレート、ナノシートなど、多様な高次構造形態を形成することができる。ごく最近、軸分子にpoly(ethylene oxide)75-block-poly(propylene oxide)29-block-poly(ethylene oxide)75 (数字はモノマーユニット数)を用いてβ-CDと包接錯体を形成させると、ナノシート状の構造体(擬ポリロタキサンナノシート: PPRNS)を作成できること見出した。本年度は、EOmPOnEOmトリブロック共重合体の組成を調節することで、β-CDとの包接錯体形成によって形成される高次構造への影響を調べた。EO5PO29EO5, EO14PO29EO14, EO75PO29EO75は、中央POセグメントに等しい厚さのPPRNSが積層したラメラ構造を形成した。β-CDが選択的にPO成分を覆い、β-CD層とEO層の間でミクロ相分離を起こしたためである。EO層の厚さは、EOユニット数と比例関係となっていたことから、EO鎖がβ-CD 上の仮想的なシリンダー内に収まっていることが示唆される。つまり、ラメラ構造の結晶層(β-CDとPO)と非晶質層（EO）の両方の厚さを正確に制御できる。一方、EO2PO29EO2は、POだけでなくEO鎖もβ-CDで覆われた薄い板状の構造を形成した。つまり、β-CD層とEO層が相分離したラメラ構造を形成するためには、中央のPOセグメントが十分に長い必要があることもわかった。本研究により、PPRNS中のCD層の上下に伸長EO鎖がブラシ層を形成していること、およびCD層とEO層の各層のナノスケールの厚さを調節可能であることを見出した。

在环糊精（CD）和聚合物的自组装中，可以通过调节组成型单体物种，分子量，疏水性，托管性，拓扑，拓扑，拓扑，拓扑，类似物等各种高阶结构形式，例如棒，立方体，板，纳米片等。 Most recently, it has been discovered that when an inclusion complex is formed with β-CD using poly(ethylene oxide) 75-block-poly(propylene oxide) 29-block-poly(ethylene oxide) 75 (number of monomer units) on an axis molecule, a nanosheet-like structure (pseudopolyrotaxane nanosheet: PPRNS) can be produced.今年，我们研究了调整三嵌段共聚物组成对通过与β-CD形成包含复合物形成的高阶结构的组成的影响。 EO5PO29EO5，EO14PO29EO14和EO75PO29EO75形成了一个层状结构，其pPRNS堆叠成等于中央PO段的厚度。这是因为β-CD有选择地覆盖PO成分，而显微相分离发生在β-CD层和EO层之间。 EO层的厚度与EO单元的数量成正比，表明EO链包含在β-CD上的假设圆柱体中。换句话说，可以准确控制层状晶体层（β-CD和PO）和无定形层（EO）的厚度。同时，EO2PO29EO2形成了薄板状结构，其中不仅PO，而且EO链被β-CD覆盖。换句话说，已经发现，为了形成一个层状结构，在该结构中，β-CD层和EO层是相分离的，必须足够长的中心段。这项研究发现，扩展的EO链在PPRN中的CD层上方和下方形成了刷子层，并且可以调整CD和EO层的纳米级厚度。