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

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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。