混合ポリマーブラシによる表面ナノ構造制御とその利用

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材料の表面モルホロジーは、表面摩擦、ぬれ性、接着性、生体適合性などめ表面特性と深く関わっており、その制御、特にナノスケールでの制御は、新しい機能性表面の設計において極めて重要である。本研究では、構造因子(鎖長、鎖長分布、密度、分率など)の制御された非相溶異種高分子を2段階精密グラフト重合法により材料表面にランダムにグラフト(混合ポリマーブラシの構築)し、ナノスケール空間での相分離を利用した表面モルホロジーの制御を目指した。本年度の主な成果は以下のとおりである。(1)昨年度に引き続き、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)/ポリスチレン(PS)混合ブラシのナノ相分離構造の解明に取り組み、ジクロロメタン(両者の良溶媒)処理により得られる均一な超薄膜においても、その内部にナノ相分離構造が形成されていることを発見した(PMMAの選択的プラズマエッチングにより、数十nmオーダーの特異な表面モルホロジーの出現を確認した)。(2)より構造の明確で多様な混合ブラシの構築を目指して、原子移動ラジカル重合(ATRP)およびニトロキシル制御ラジカル重合(NMP)の固定化開始剤を種々検討し、開始剤の単分子層固定化(グラフト密度比のより精密な制御)ならびに重合可能モノマー種の多様化(例えば、トリフェニルアミン含有モノマーのNMP)に成功した。(3)親水性高分子を一成分とする混合ブラシを合成するために、NMP開始反応がほぼ起こらない低温で、メタクリル酸プロポキシエチル(重合後、脱保護によりメタクリル酸へ変換)、メタクリル酸ヒドキシエチルの重合を検討し、構造の制御された高密度親水性ブラシの合成に成功した。