バイオマス高分子薄膜の結晶性・構造・配向制御　-超薄膜ガラスの科学とその応用-

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当該年度は生分解性高分子であるPLLAと、導電性高分子であるP3HTのキャスト膜内での分子の配向性と結晶性の調査を行った。基板依存性、温度依存性に重点をおいた研究を進めてきたが、今回はこれらの高分子にとって必ずしも良好とは言えない溶媒を用いて高分子試料を溶かし、それらの溶液からキャスト膜を形成することで、いわゆる溶媒依存性の本格的な調査に乗り出したという段階である。PLLA、P3HT共に薄膜形成に優れているとされる溶媒はクロロホルムであるが、毒性の強さから次第に使われなくなる傾向にある。他の溶媒（可能なら毒性の弱い溶媒）を用いた場合、どのような半結晶膜が形成されるのかを調べることはリスクや環境負荷の少ない高分子デバイス製造に際しても有用な情報を与え得るものと期待される。PLLAでは溶媒としてクロロホルム以外にトルエン、2-ブタノン、テトラヒドロフラン、アセトン、酢酸ブチル、2-プロパノールを用いてシリコンウエハー上のキャスト膜の結晶構造、結晶性、結晶化度、配向性等の評価を行った。P3HTの場合はクロロホルム以外にキシレン、トルエン、アセトンを溶媒に用いた試料の調査を行った。評価手法は主に微小角入射X線回折および原子間力顕微鏡を併用し、P3HTの場合は大型放射光施設SPring-8のBL03XUでスピンコート膜（厚さ10nm以下の超薄膜）の観察も行った。その結果PLLAの場合は溶媒が極性溶媒か非極性溶媒かにより熱処理後の分子の配向性が大きく異なるということが明らかになった。その一方でP3HTに関してはPLLAほどの溶媒依存性は確認されていない。水素結合により凝集するPLLAでは極性の有無が結晶成長により大きな影響を与えるということはある程度予期された結果であるが、極性の強さの順に溶媒の効果が現れるという様な単純なルールは見出されておらず、より詳細な検討が必要である。