シロキサン部位を有するブロックコポリマーのミクロ相分離によるシリカナノ細孔の創製

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10-100nm領域の構造周期性を有する多孔性薄膜は、タンパク質や核酸等の大きな生体分子の分離・貯蔵・固定化等媒体となる他、高密度記録媒体等への応用可能な材料である。本研究課題では有機高分子におけるミクロ相分離の概念を無機高分子へ展開するとともに、有機ケイ素化学の知見を融合し、高周期性の無機多孔質薄膜の設計を行なう。我々はPMHS-b-polystyrene(PMHS-PS)の自己集合能を利用した材料設計を提案してきた。本年度は上述したPMHS-PSのヒドロシリル基を(1)PEGで置換したPMHS(PEG)-PSと(2)エトキシ化したPMES-PSを合成し、これらを用いて無機薄膜を作製した。(1)PMHS(PEG)-PSは末端に二重結合を有するPEGとPMHS-PSのヒドロシリル化によって合成した。その後、PMHS(PEG)-PSを含む前駆溶液に任意量のシリカ源を添加し、この溶液をシリコン基板上にキャストし、薄膜を得た。シリカ源の添加量を固定した場合、PEG鎖長が長くなればなるほど、明確な構造が観察された。これは、親水的なPMHS(PEG)鎖と疎水的なPS鎖の親疎水のコントラストが強くなったためと考えられる。また、その構造周期はPMHS-PSの分子量によって、約15-30nm範囲で調整できることが分かった。この薄膜を焼成することで、有機部位を除去し、多孔体への変換も可能であった。(2)PMHS鎖のアルコキシ化の条件を検討し、N,N-ジエチルヒドロキシアミンやロジウム触媒を用いることで、高い収率でアルコキシ化(PMES-PS)できることを突き止めた。次に、PMES-PSの塩酸存在下での加水分挙動を調査し、約3時間で全てのアルコキシ基が加水分解されることを確認した。以上より、規則性多孔質薄膜の設計における、無機高分子の有効性を示すことができた。