分子量が制御された高分子を鋳型とする単分子膜の重合

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本研究の目的は、(1)二次元界面を反応場として、厳密に制御されたモノマーシークエンスと分子量を持つ合成高分子を重合すること、(2)そのようなナノ構造を有する高分子をナノメータからマイクロメータにかけたメゾスコピック領域において組織化し、分子フォトニクス材料などの分子機能性材料を構築しようとするものである。今年度は、高分子-単分子膜複合体の自発的なパターン形成にともなうメゾスコピック領域における組織化に関して重点的に研究を行った。非平衡開放系の熱力学に支配されたダイナミックな構造形成がある。例えば、加熱流体中で形成されるベナ-ルセルや、電場下の液晶でみられるウイリアムズドメインは対流によって形成される秩序構造、すなわち散逸構造である。我々は、散逸構造の形成が、複雑なパラメータに支配されていはいるものの、きわめて一般的な物理現象であり、原理的には全ての高分子に適用可能であることに着目し、散逸構造を利用した高分子の組織化を行うことにした。そこで我々は、キャスト法によって高分子フィルムを利用した高分子の組織化を行うことにした。そこで我々は、キャスト法によって高分子フィルムを作製するプロセスと、そこでの高分子のdewettingに着目した。本研究では、ポリスチレンならびに、ナノメータスケールのラメラ構造を自発的に形成する、両親媒性化合物(ジヘキサデシルジメチルアンモニム塩)とポリスチレンスルホン酸からなるポリイオンコンプレックスを選び、ガラスや雲母などの基板上に、ベンゼンやクロロホルムなどの稀薄溶液からキャストしたときの様子を高額顕微鏡ならびに原子間力顕微鏡によって観察した。その結果、規則的に配列したナノメータサイズのドットパターン、ストライプパターン、ならびにミクロンオーダーのネットワーク構造などを見いだした。