高分子電解反応法による高分子薄膜の配向性やナノ構造の変換及び制御

利用聚合物电解反应法转换和控制聚合物薄膜的取向和纳米结构

• 批准号: 19J23415
• 负责人: 栗岡 智行
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J23415/
• 关键词: 高分子反応; 高効率反応設計; 高分子電解反応; π共役高分子; ポリチオフェン; 高次構造; ポリフルオレン類; 電子物性; ルイス酸; ポリフルオレン; 固相電解反応

本研究課題では、π共役高分子膜の電気化学的なポスト機能化法である高分子電解反応に着目し、π共役高分子膜の電子物性制御および高次構造制御の方法論の開発に挑戦する。昨年度までに、高効率高分子電解反応系の構築、および本手法における高分子構造学的に重要な知見を得た。これらを踏まえて、今年度は（1）含フルオレン骨格を有する交互共重合π共役高分子に対する高分子電解反応の検討、（2）高分子電解反応によるπ共役高分子膜の高次構造変化の追跡、という2つの課題を設定した。課題（1）では、昨年度開発した高効率高分子電解反応系の基質適用範囲の更なる拡大を目的に、フルオレン骨格を含む交互共重合π共役高分子の高分子電解反応を検討した。その結果、交互共重合体を構成する異種アリーレンユニットの化学構造や電子密度によって、異なる反応性を示すことを見出した。また、その反応メカニズムを密度汎関数理論計算より明らかにした。課題（2）では、ポリ(3-(2-エチルヘキシル)チオフェン)（P3EHT）膜の電解塩素化反応を行い、反応中の P3EHT 膜の高次構造変化を XRD 測定より追跡した。その結果、塩素化反応の進行に伴い、結晶性ドメイン数が徐々に減少する一方で、格子間隔や結晶性ドメインサイズの変化は生じなかった。以上の結果から、高分子電解反応により、高分子膜が有する格子間隔や結晶性ドメインのサイズを変化させることなく、高分子膜の結晶性を制御可能であることを見出した。以上本研究課題では、π共役高分子膜の電子物性制御や高次構造制御を達成するための反応系の構築を達成した。また、当初予想していなかった発見にも恵まれ、新たな研究展開へとつながる成果を得ることができた。

The research topics of this study are で で, なポスト functionalization method of π co-active polymer film <s:1> electrical chemistry である polymer electrolytic reaction 応に,, <s:1> electronic property control of π co-active polymer film および および methodology of higher-order structure control <e:1>, に development and に challenges する. Last year までに, high-efficiency polymer electrolytic reaction 応 system <s:1> construction, および this method における the に important な insights を of polymer construction た. Tread こ れ ら を ま え て, our は "(1) including フ ル オ レ ン bone を have す る polymer に sharing interactions overlap PI service polices す る polymer electrolytic anti 応 の 検 please, (2) polymer electrolytic anti 応 に よ る PI existing polymer membranes の high order structural variations change の tracing, と い う 2 つ を の subject setting し た. Subject (1) で は, yesterday's annual 発 し た high polymer electrolytic anti 応 working rate is の matrix for van 囲 の more な る company, big を purpose に, フ ル オ レ ン bone を containing む sharing interactions overlap PI "polymer の electrolytic anti 応 を beg し 検 た. そ の results, interaction, weigh fit を constitute す る heterogeneous ア リ ー レ ン ユ ニ ッ ト の chemical structure や electron density に よ っ て, different な る anti 応 sex を shown す こ と を shows し た. Youdaoplaceholder0, そ また, anti応 メカニズムを density pan-related number theoretical calculation よ Ming ら に に た た. Subject (2) で は, ポ リ (3 - (2 - エ チ ル ヘ キ シ ル) チ オ フ ェ ン) (P3EHT) membrane の electrolytic salt element inverse 応 を line い, anti 応 の P3EHT membrane の high order structural variations change を XRD measurement よ り tracing し た. , salt そ の result against 応 の に with い, crystalline ド メ イ ン number が xu 々 に reduce す る で, grid spacing や crystalline ド メ イ ン サ イ ズ の variations change は raw じ な か っ た. の above results か ら, polymer electrolytic anti 応 に よ り, polymer membrane が す る grid spacing や crystalline ド メ イ ン の サ イ ズ を variations change さ せ る こ と な く, polymer film の crystalline を suppression may で あ る こ と を shows し た. The above research topics of this study are で で, the control of electronic properties of π co-active polymer films <s:1>, the control of higher-order structures を to achieve するため, and the construction of anti-応 systems を to achieve た. ま た, had to think し て い な か っ た 発 see に も travelling ま れ, new た な research on へ と つ な が を る achievements have る こ と が で き た.

项目成果

Ordered-structure-driven Anodic Chlorination of Poly(3-(2-ethylhexyl)thiophene)

聚(3-(2-乙基己基)噻吩)的有序结构驱动阳极氯化

• 发表时间: 2022
• 作者: Kurioka;T.; Komamura;T.; Shida;N.; Hayakawa;T.; Tomita;I.; Inagi;S.
• 通讯作者: S.

University of California, Los Angeles(米国)

加州大学洛杉矶分校（美国）

電気化学を用いた π 共役高分子のホスホニル化反応

π-共轭聚合物的电化学磷酸化反应

• 发表时间: 2021
• 作者: Kurioka;T.; Komamura;T.; Shida;N.; Hayakawa;T.; Tomita;I.; Inagi;S.;栗岡 智行・信田 尚毅・冨田 育義・稲木 信介;谷口 晃平・栗岡 智行・信田 尚毅・冨田 育義・稲木 信介;谷口 晃平・栗岡 智行・信田 尚毅・冨田 育義・稲木 信介;谷口 晃平・栗岡 智行・信田 尚毅・冨田 育義・稲木 信介;谷口 晃平・栗岡 智行・信田 尚毅・冨田 育義・稲木 信介
• 通讯作者: 谷口 晃平・栗岡 智行・信田 尚毅・冨田 育義・稲木 信介

Highly Efficient Anodic Halogenation of π-Conjugated Polymer Films by Using Lewis Acid Additives

使用路易斯酸添加剂对 π 共轭聚合物薄膜进行高效阳极卤化

• 发表时间: 2020
• 作者: Kurioka;T.; Shida;N.; Nishiyama;H.; Tomita;I.; Inagi;S.
• 通讯作者: S.

Highly Efficient Anodic Chlorination of Poly(3-hexylthiophene) Promoted by Lewis Acids

路易斯酸促进的聚（3-己基噻吩）的高效阳极氯化

• 发表时间: 2019
• 作者: Kurioka;T.; Shida;N.; Nishiyama;H.; Tomita;I.; Inagi;S.
• 通讯作者: S.