光や表面状態にて配向制御したリオトロピッグ液晶ナノ構造体のゾルゲル法による固定化

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リオトロピック液晶相を鋳型とした垂直配向ポーラス構造を調製するにあたって、ポーラス構造への機能基修飾や分離膜としての応用を考えた場合、低分子液晶相よりも大きな周期構造が望ましい。ブロック共重合体は、数十ナノスケールの周期構造を自己集合的に形成するため、やや大きめの周期構造構築の際の鋳型として有用である。しかし、従来までの汎用的なリオトロピック液晶性ブロック共重合体を鋳型として用いたプロセスでは、垂直配向膜の調製が困難であった。本研究では、リオトロピック液晶性ブロック共重合体の分子設計の見直しを行い、「垂直配向能」を有する官能基であるアゾベンゼン誘導体(Az)を有する新規リオトロピック液晶p(MEO-b-Az)を合成した。p(MEO-b-Az)単独でのミクロ相分離構造の発現ならびに水中におけるリオトロピック液晶性の発現をX線回折測定にて確認した。p(MEO-b-Az)とシリカ前駆体との混合溶液からスピンコート法にて石英基板上にp(MEO-b-Az)/シリカ複合膜を調製した。この複合膜の原子間力顕微鏡観察および斜入射小角X線散乱測定の結果から、ミクロ相分離構造が基板に対して垂直配向していることが明らかとなり、垂直配向構造の新規調製法の開発に成功した。また、この有機/無機複合の垂直配向膜からは、有機物のみを選択的に除去可能であることも見出し、得られた無機膜は垂直配向の凹凸構造を有していた。このような垂直配向凹凸構造は、燃料電池・太陽電池の電極や分離膜などのほか、触媒担体およびナノフラスコなど幅広い産業分野での応用が望まれており、今回開発した垂直配向膜の調製法はこれら応用へとステップアップするための重要な手法である。