高分子ナノチューブの合成と無機プロセッシングへの応用

研究代表者らは、これまで界面活性剤を鋳型として無機素材をつくる研究に取り組み、希土類酸化物ナノチューブなどの新規素材を多数合成してきた。一方、高分子系では、環状ポリペプチド等のチューブ状構造体が知られているが、内径が1〜10ナノメートルのナノチューブは合成例がない。本研究では、まずセチルトリメチルアンモニウムブロミド(CTAB)を鋳型とするフェノール/フルフラール系共重合反応を検討し、外径6ナノメートル、内径3ナノメートルの高分子ナノチューブの合成に成功した。一端が閉じたキャップ形高分子ナノチューブが生成することも見いだした。また、用いる界面活性剤の鎖長を長くすると、チューブ内径が拡大することも分かった。セチルアミンを鋳型とした反応では、水洗浄操作のみでアミン分子が除去され、鋳型を含まない高分子ナノチューブが得られることも明らかになった。フェノール/ホルムアルデヒド系、およびフェノールにメチル基を付加したクレゾール/フルフラール系においても高分子ナノチューブが生成することも見いだした。さらに、フェノールスルホン酸/ホルムアルデヒド系の鋳型反応では、スルホン酸基を有するナノ構造体が生成することもわかった。以上のように、本研究ではフェノール/アルデヒド系鋳型反応により、6種類以上のフェノール系高分子ナノチューブを世界に先駆けて合成した。フェノール系に加えて、グルコサミン系でも多層型のナノチューブとヘキサゴナル型ナノ構造体が得られることを見いだした。さらに、多孔性高分子のセファデックスを鋳型とするY-Ba-Cu-O系の錯体重合反応により直径約2μmの球形のYBa_2Cu_3O_yバルーン粒子が生成することも見いだした。フェノール系高分子ナノチューブは、直径2ナノメートルのDNA分子がちょうど入る程度の孔をもっている。そこで本研究の結果を基礎に、孔内壁にスルホン酸基を有する高分子ナノチューブを合成し燃料電池の電界質に応用する研究ならびに高分子ナノ構造体を前駆体として電気二重層キャパシタ用ナノカーボン材を創製する研究をさらに進めている。

研究代表者らは、これまで界面活性剤を鋳型として無機素材をつくる研究に取り組み、希土類酸化物ナノチューブなどの新規素材を多数合成してきた。一方、高分子系では、環状ポリペプチド等のチューブ状構造体が知られているが、内径が1〜10ナノメートルのナノチューブは合成例がない。本研究では、まずセチルトリメチルアンモニウムブロミド(CTAB)を鋳型とするフェノール/フルフラール系共重合反応を検討し、外径6ナノメートル、内径3ナノメートルの高分子ナノチューブの合成に成功した。一端が閉じたキャップ形高分子ナノチューブが生成することも見いだした。また、用いる界面活性剤の鎖長を長くすると、チューブ内径が拡大することも分かった。セチルアミンを鋳型とした反応では、水洗浄操作のみでアミン分子が除去され、鋳型を含まない高分子ナノチューブが得られることも明らかになった。フェノール/ホルムアルデヒド系、およびフェノールにメチル基を付加したクレゾール/フルフラール系においても高分子ナノチューブが生成することも見いだした。さらに、フェノールスルホン酸/ホルムアルデヒド系の鋳型反応では、スルホン酸基を有するナノ構造体が生成することもわかった。以上のように、本研究ではフェノール/アルデヒド系鋳型反応により、6種類以上のフェノール系高分子ナノチューブを世界に先駆けて合成した。フェノール系に加えて、グルコサミン系でも多層型のナノチューブとヘキサゴナル型ナノ構造体が得られることを見いだした。さらに、多孔性高分子のセファデックスを鋳型とするY-Ba-Cu-O系の錯体重合反応により直径約2μmの球形のYBa_2Cu_3O_yバルーン粒子が生成することも見いだした。フェノール系高分子ナノチューブは、直径2ナノメートルのDNA分子がちょうど入る程度の孔をもっている。そこで本研究の結果を基礎に、孔内壁にスルホン酸基を有する高分子ナノチューブを合成し燃料電池の電界質に応用する研究ならびに高分子ナノ構造体を前駆体として電気二重層キャパシタ用ナノカーボン材を創製する研究をさらに進めている。