電位勾配を転写した傾斜機能表面および傾斜ポリマーブラシの創製

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本研究は、外部電場中の導体が誘起するバイポーラ電極を利用し、その表面に生じる電位勾配を種々の表面修飾に転写することで、画期的な機能性傾斜表面創成法の開発を目指すものである。本研究により得られる機能性傾斜表面は生化学分野等への応用が期待される。本研究では特に、基板表面に高分子鎖を共有結合したポリマーブラシに注目し、これを傾斜的に修飾した傾斜ポリマーブラシを主な研究対象とした。最終年度である本年度研究においては、高分子主鎖が共役系分子から構成される共役系ポリマーを表面に固定化した共役系ポリマーブラシの傾斜的機能化を目指し、基礎的な検討を行った。これまでに報告されている共役系ポリマーブラシの合成法の多くは、表面開始連鎖重縮合法に基づき合成されている。この重合法では不安定なニッケル触媒を基板表面に固定化する操作が不可欠であり、非常に煩雑な実験操作を避けられない。そこで我々は、より簡便な手法として電解重合法に基づく共役系ポリマーブラシの作成を試みた。実験は、基板表面へのレドックス活性小分子の修飾と、この小分子を起点とした電解重合から構成される。重合開始剤となる小分子として、比較的容易に酸化を受けるターチオフェンを選定した。既報に従いターチオフェン部位を有するジアゾニウム塩を発生し、電極表面で電解還元に供することでターチオフェンの修飾を行った。得られた基板の電気化学測定の結果、ターチオフェンが基板表面に非常に高密度に修飾されていることが確認された。続いて、代表的な共役系分子であるピロール類、チオフェン類をモノマーとして用いて表面開始電解重合を行った。その結果、非常に簡便に種々の共役系ポリマーブラシを得ることに成功した。また、重合の可否がモノマーの酸化電位に依存するという非常に興味深い知見を得ることができた。