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

基本信息

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

项目摘要

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。

该研究主题的重点是聚合物电解反应，一种π共轭聚合物膜的电化学后官能化方法，并挑战了控制电子性质和π共轭聚合物膜的高阶结构的方法。到去年，我们已经从高效的聚合物电解反应系统和该方法的结构知识中获得了重要的知识。考虑到这些考虑，今年已经设定了两个问题：（1）对聚合物电解反应的研究，用于与含氟的骨骼交替的共聚物π共聚的聚合物，以及（2）由于聚合物电解反应而导致的π共聚合物膜的高阶构象变化的痕迹。在第（1）期中，我们研究了含有氟骨骼的交替共聚物π共聚物聚合物的聚合物电解反应，目的是进一步扩大去年开发的高效聚合物电解反应系统的底物应用范围。结果，发现根据构成交流共聚物的异源芳基单元的化学结构和电子密度表现出不同的反应性。还通过密度功能理论计算阐明了反应机制。在任务（2）中，进行了聚（3-（2-乙基己基）噻吩）（P3EHT）膜的电氯化反应，并通过XRD测量在反应过程中跟踪P3EHT膜的构象变化。结果，尽管随着氯化反应的进行，晶体域的数量逐渐减少，但晶格间距或晶体结构域的大小没有变化。从上面的结果中可以发现，聚合物膜的结晶度可以由聚合物电解反应控制而不改变晶格间距或聚合物膜的结晶域的大小。在这个研究主题中，我们已经实现了一个反应系统的构建，以控制电子特性和π共轭聚合物膜的高阶结构。我们还收到了最初出乎意料的发现的祝福，并能够取得导致新的研究发展的结果。

项目成果

期刊论文数量（21）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

University of California, Los Angeles(米国)

加州大学洛杉矶分校（美国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kurioka;T.; Komamura;T.; Shida;N.; Hayakawa;T.; Tomita;I.; Inagi;S.
通讯作者：
S.

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

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kurioka;T.; Shida;N.; Nishiyama;H.; Tomita;I.; Inagi;S.
通讯作者：
S.

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

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
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 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