光機能性有機―無機ポリマーハイブリッドの創製

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本研究では、有機高分子と無機物が分子レベルで混ざり合つたハイブリッド材料の有機セグメントと無機マトリックスのナノ界面に光機能性を付与することを目的とした。有機高分子と無機マトリックスの相互作用としては、共有結合や水素結合などとともに、例えばπ-π電子相互作用やイオン間相互作用、金属-リガンド間の配位結合などを利用して、外部環境、特に光に応答する、いわゆる光機能性ハイブリッド材料を新たに合成した。このような材料は、その可逆応答性を活かして、材料の合成からリサイクルまでを視野に入れた次世代型複合材料として期待できる。1.π-π電子相互作用を利用した有機-無機ポリマーハイブリッドの合成有機高分子にベンゼン環を有するポリスチレンなどを用いて、無機マトリックスにもベンゼン環を導入することにより、両セグメントのベンゼン環どうしがπ-πスタッキングの相互作用をし、結果として均一に混ざり合うことが分かった。2.イオン間相互作用を利用した有機-無機ポリマーハイブリッドの合成有機高分子と無機マトリックスの片一方にカチオンを導入し、もう一方にアニオンを導入して、これら両イオン間の相互作用を利用してハイブリッド材料が合成できた。3.光応答性有機-無機ポリマーハイブリッドの合成有機高分子と無機マトリックスの相互作用として、光に可逆的に応答する官能基を導入した。具体的には、光反応により可逆的に二量体を形成するクマリンやチミン官能基をもったハイブリッド材料を合成した。得られた材料に光照射を行い、それによって均一性や透明性、機械的強度、耐溶剤性などがどのように変化するかを検討した。