利用報告書 / User's Reports | ARIM Japan公式ホームページ

【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.07.01】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23NR0007

利用課題名 / Title

かご型シルセスキオキサンを基盤とした元素ブロック高分子材料の開発

利用した実施機関 / Support Institute

奈良先端科学技術大学院大学 / NAIST

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed

キーワード / Keywords

かご型シルセスキオキサン、高分子膜表面偏析、有機レドックス分子,アクチュエーター/ Actuator,質量分析/ Mass spectrometry,質量分析/ Mass spectrometry,電子分光/ Electron spectroscopy,コンポジット材料/ Composite material

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

中建介

所属名 / Affiliation

京都工芸繊維大学大学院　工芸科学研究科　分子化学系　応用錯体化学分野

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

中　建介,井本　裕顕

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

河合　壯,清水　洋,西川　嘉子,山垣　美恵子,石原綾子

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

NR-501：マトリックス支援レーザーイオン化Spiral飛行時間型質量分析計
 NR-401：多機能走査型X線光電子分光分析装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

かご型シルセスキオキサン（POSS）を基盤とした新規化合物およびモノマーやPOSSの頂点が欠損した不完全POSS（CO-POSS）と呼ばれる分子を足場として、有機レドックス分子を修飾した化合物を合成した。これら新規化合物について、奈良先端科学技術大のMALDI-TOFMSによって分子量を計測して合成に成功したことを確認した。また、これら新規化合物を添加して得られる高分子膜表面の表面偏析をX線光電子分校法により確認した。

実験 / Experimental

立方体構造である完全縮合型POSS (CC-POSS) と、かご構造の一辺を開裂させたサイドオーニング型POSS (SO-POSS)、および一頂点を欠損させたコーナーオープニング型POSS (CO-POSS)と結晶性の異なる種々のPOSSを足場として用いて、有機レドックス分子を修飾した化合物を合成した。オクタビニルPOSS (OVP) に種々のチオールをチオールエン反応によって導入し、硫黄元素含有POSS誘導体 (T₈-SR) を合成した。得られたPOSS誘導体は、奈良先端科学技術大のMALDI-TOFMS (NR-501)によって計測し、目的とする誘導体が得られたことを確認した。T₈-SRを4 wt%含有するポリメタクリル酸メチル (PMMA) に少量添加後、水接触角測定や多機能走査型X線光電子分光分析装置（NR-401）から表面偏析挙動を調査した。

結果と考察 / Results and Discussion

有機レドックス分子を修飾したPOSS誘導体については電気化学特性を比較することで、POSSを足場として用いる際の設計指針を見出し、良好な電気化学特性を示した分子については、電池性能の評価も行った。T₈-SRが表面に偏析したPMMA膜を金ナノ粒子分散水溶液に浸漬させ、特別な機器を用いずにPMMA膜の表面へ金ナノ粒子を担持することに成功した。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

本研究の一部は、文部科学省マテリアル先端リサーチインフラ事業の支援により、奈良先端科学技術大学院大学で実施された。ご対応いただいた、河合壮教授、清水洋氏、西川氏、山垣氏、石原氏に感謝する。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

Mayu Nagao, Tripod-shaped POSS compounds as single-component silsesquioxane hybrids, Polymer Journal, 56, 31-42(2023).
DOI: doi:10.1038/s41428-023-00835-z
Ryota Tanaka, Corner-opened cage-silsesquioxane as a directional template for tripodal poly(methyl methacrylate), Polymer Chemistry, 14, 4704-4711(2023).
DOI: doi:10.1039/D3PY00745F
Keigo Okamoto, Silsesquioxane Cage-Fused Siloxane Rings as a Novel Class of Inorganic-Based Host Molecules, Bulletin of the Chemical Society of Japan, 96, 84-89(2023).
DOI: doi:10.1246/bcsj.20220296

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

Tanaka, R.; Kitajima, S.; Tohnai, N.; Oka, K.; Imoto, H.; Naka, K. ChemNanoMat (2024), in press.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件