ブロック共重合体と超臨界二酸化炭素によるによるナノ多孔体創製

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ブロックコポリマーは複数のポリマー種から構成されており、その拡がりのオーダーで相分離を起こし、ナノオーダーの規則構造を自己組織的に構成する。我々(受入研究者と外国人特別研究員候補者)は、ブロックコポリマーをテンプレートとして利用し、超臨界二酸化炭素を利用することで、ナノ多孔体を作成し、ナノ多孔構造のさらに高度な制御を目的とした研究を行ってきた。ナノ多孔体の構造を制御するため、ブロックコポリマーの組成を変えた試料を合成し、多孔体構造との関係について調べた。その結果、ブロックコポリマーの組成と二酸化炭素圧力に依存して、多孔体の構造が閉じたセル状から、連続のチャネル状、さらにレイヤー状(シート状)に変化していくことを見出した。今年度は、特に、層状の隙間を持った構造体のキャラクタリゼーションを確立した。放射光を用いた斜入射小角X線散乱を用いて、薄膜中の多孔構造のキャラクタリゼーションを可能にした。それにより、レイヤー状の構造体の薄膜中での配向方向を特定する事ができた。また、ポリジメチルシロキサン(PDMS)とポリスチレンのブロックコポリマーをテンプレートとして用いることで、PDMS中に空孔を導入でき、さらに、PDMS酸化によりシリカに変換することにより、シリカの中空ナノカプセルを形成することに成功している。シリカ粒子の大きさは30nm程度であり、孔のサイズは10〜30nm程度に制御されていると考えられる。また、シリカ粒子は基板上に一定の間隔で規則的に並んでおり、規則構造を持った中空シリカ粒子が形成されている。