ラジカルポリマーの酸化還元を利用した集合組織の動的配向制御

当初の研究計画に基づき、新しい液晶の配向法を活用した革新機能の実現に注力した。前年度までに申請者が明らかにした電気化学的な液晶スイッチングの手法を用い、有機電極活物質としてのポリ(TEMPO置換グリシジルエーテル)の酸化還元と、二次元のイオン伝導パスを形成する液晶電解液の配向を協同的に制御した。数千倍以上のイオン伝導率の異方性を有する電解液の配向を切り替え、充放電中は高イオン伝導、充電後は絶縁状態になる二次電池を動作実証した。電荷輸送能に優れる表面グラフトポリマー(昨年度に報告)に加え、本年度は分子構造の最適化を経て、スピンコート等の汎用的な製法で成膜される高分子電極においても配向制御を達成した。さらに、高分子電極の電気化学的な緩和応答が液晶配向に応じて変化することを自己電子交換反応速度定数を指標として明らかにした。層状構造を有するスメクチック相に加え、光の選択反射性を示すキラルネマチック相の配向スイッチングの物理化学過程も解明し、従来法を超えた光学デバイス実現の道筋とした。当初の計画に加え、アモルファス構造を形成するラジカルポリマー内の電荷移動においても協同性が鍵を握ることを見いだした。酸化還元席間の自己電子交換反応速度定数並びに集電体との電極反応速度定数を規定する律速段階が長らく不明であったが、本研究において両過程の分子ブラウン運動との協同的な進行を定量モデルと共に明らかにした。高い運動性を有するレドックス超分子の電荷メディエーション効果も活用し、ポリマーにおける自己電子交換反応速度定数の最高値(10の7乗/M/s)も初めて達成した。自己組織化的に高い導電構造を形成するカーボンナノチューブとラジカルポリマーの併用により、二次電池の電極としては例外的に大きな1 A/平方cmの出力電流を得た。

当初の研究計画に基づき、新しい液晶の配向法を活用した革新機能の実現に注力した。前年度までに申請者が明らかにした電気化学的な液晶スイッチングの手法を用い、有機電極活物質としてのポリ(TEMPO置換グリシジルエーテル)の酸化還元と、二次元のイオン伝導パスを形成する液晶電解液の配向を協同的に制御した。数千倍以上のイオン伝導率の異方性を有する電解液の配向を切り替え、充放電中は高イオン伝導、充電後は絶縁状態になる二次電池を動作実証した。電荷輸送能に優れる表面グラフトポリマー(昨年度に報告)に加え、本年度は分子構造の最適化を経て、スピンコート等の汎用的な製法で成膜される高分子電極においても配向制御を達成した。さらに、高分子電極の電気化学的な緩和応答が液晶配向に応じて変化することを自己電子交換反応速度定数を指標として明らかにした。層状構造を有するスメクチック相に加え、光の選択反射性を示すキラルネマチック相の配向スイッチングの物理化学過程も解明し、従来法を超えた光学デバイス実現の道筋とした。当初の計画に加え、アモルファス構造を形成するラジカルポリマー内の電荷移動においても協同性が鍵を握ることを見いだした。酸化還元席間の自己電子交換反応速度定数並びに集電体との電極反応速度定数を規定する律速段階が長らく不明であったが、本研究において両過程の分子ブラウン運動との協同的な進行を定量モデルと共に明らかにした。高い運動性を有するレドックス超分子の電荷メディエーション効果も活用し、ポリマーにおける自己電子交換反応速度定数の最高値(10の7乗/M/s)も初めて達成した。自己組織化的に高い導電構造を形成するカーボンナノチューブとラジカルポリマーの併用により、二次電池の電極としては例外的に大きな1 A/平方cmの出力電流を得た。