金属錯体ナノ空間によるsp3ナノ炭素材料の精密合成と機能開拓

二本の高分子鎖が平行に束ねられた二重鎖高分子は、生体系では汎用的なモチーフとして用いられている一方、人工系では合成が困難であり、その物性評価も進んでいない。本研究ではMetal-Organic Framework (MOF) の一次元細孔を利用し架橋ラジカル重合を制御することで二重鎖高分子の合成を試みた。昨年度、MOFの一次元細孔内部で架橋重合を行うことでクロロホルムなどの有機溶媒に可溶な生成物が得られたことを示した。NMRやGPC、MDシミュレーションなどの各種解析からは、二重鎖構造が形成されたことが支持された。この結果を踏まえ本年度では、より詳細な構造の証明と特性の解析を行った。まず、原子間力顕微鏡 (AFM) で基盤上に吸着された高分子を観測すると、糸状の形状が観測された。また、グリニャール反応で架橋部位のエステル結合を切断し、反応前後でGPC曲線を比較したところ、切断反応により分子量が低下した。よって、細孔内での重合反応で得られた生成物は複数の高分子鎖から形成されていたことが推察された。以上の結果から細孔による重合反応制御で二重鎖高分子が得られていることが支持された。続いてバルク物性の解析を行った。一本鎖高分子の物性と比較することで、分子鎖の運動や配座が制限される二重鎖高分子の性質の解明が期待された。実際に動的粘弾性測定では、一本鎖が容易に流動する200 ℃の高温下においても、二重鎖ポリスチレンは液体的な性質を示さないことが明らかになった。

二本の高分子鎖が平行に束ねられた二重鎖高分子は、生体系では汎用的なモチーフとして用いられている一方、人工系では合成が困難であり、その物性評価も進んでいない。本研究ではMetal-Organic Framework (MOF) の一次元細孔を利用し架橋ラジカル重合を制御することで二重鎖高分子の合成を試みた。昨年度、MOFの一次元細孔内部で架橋重合を行うことでクロロホルムなどの有機溶媒に可溶な生成物が得られたことを示した。NMRやGPC、MDシミュレーションなどの各種解析からは、二重鎖構造が形成されたことが支持された。この結果を踏まえ本年度では、より詳細な構造の証明と特性の解析を行った。まず、原子間力顕微鏡 (AFM) で基盤上に吸着された高分子を観測すると、糸状の形状が観測された。また、グリニャール反応で架橋部位のエステル結合を切断し、反応前後でGPC曲線を比較したところ、切断反応により分子量が低下した。よって、細孔内での重合反応で得られた生成物は複数の高分子鎖から形成されていたことが推察された。以上の結果から細孔による重合反応制御で二重鎖高分子が得られていることが支持された。続いてバルク物性の解析を行った。一本鎖高分子の物性と比較することで、分子鎖の運動や配座が制限される二重鎖高分子の性質の解明が期待された。実際に動的粘弾性測定では、一本鎖が容易に流動する200 ℃の高温下においても、二重鎖ポリスチレンは液体的な性質を示さないことが明らかになった。