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マイクロパターニング / ソフトマテリアル / 弾性率 / 発光性材料 / π共役化合物 / 発光

光加工性材料は大面積に対するマイクロスケールの精密加工や遠距離からの加工が可能という点で高い汎用性を有し、医療・電子・プロセス工学など多岐にわたる分野での応用が期待されている。しかし、光加工可能な材料は光に不安定という根源的なトレードオフ問題を抱えており、環境光によって材料が変性するなど、材料を長期に利用し続ける困難であり、光加工した材料は実材料として利用しにくいという本質的な障害を有していた。
本研究では、この問題を解決するための方法論として、光のみではなく化学刺激の共存下でのみ加工可能な「多重協働活性化」を着想した。加工時には光と化学刺激を用いた多重協働活性化によって光加工を行いつつ、加工後は化学刺激を除去することで、光加工性と光に対する安定性を両立可能である。
本年度は、π共役骨格を拡張した白金アセチリド錯体を導入した高分子ゲル材料において、多重協働活性化に基づくを用いた材料の機能化と多様化を実現した。これを利用して、白金アセチリド錯体の開裂反応を利用して、三次元的な光変形と光安定性を両立する二層ゲル材料を作製した。光加工に無活性なpassive層と活性なactive層の各ゲルが重なる二層のゲルを作製したところ、本材料が酸と共に光照射されるとき、Active層のみで架橋が切断されてより膨潤することで、材料全体として変形が生じた。光の微細性の活用として、塩酸を含む試料に、斜め45°の縞模様の光パターニングを行ったところ、局所的な膨潤により、らせん形上に変化した。さらに塩酸を除去した後、その発光性から局所的な膨潤度を算出することで、材料は局所的に3倍程度の膨潤度を持たせることで、初めて明瞭ならせん構造を形成することが明らかとなった。したがって、本材料は膨潤などの局所的な物性を発光で定量することに成功した。

光加工性 / ポリマーネットワーク材料 / 発光 / 微細加工 / ゲル / π共役化合物 / 光加工性材料 / 光機能 / π共役分子 / 光分解 / 発光材料 / 光加工 / ソフトマテリアル / 弾性率 / 光加工材料 / 金属アセチリド錯体 / 光物性

本研究では、白金錯体を架橋剤とするポリマーネットワーク材料を合成することで、光照射に対して安定な材料でありながらも、第二の刺激としての酸試薬の存在下では光加工性を示す材料を実現した。光と酸の協働的な反応によって材料のマクロ物性を制御し、光成形性、光脱着性を示すことが明らかとなった。さらに、本材料は本質的に光に安定であるため、光反応性を獲得しつつ、第二の刺激を除去した後、光機能の１つである発光性を両立する材料であることが示された。

光加工材料は材料をマイクロスケールで加工するための有用な技術であるものの、材料が光に不安定という本質的な問題点を抱えている。そのため紫外光によって材料が容易に変性するなど、材料を長期利用することが困難とされてきた。対して本研究は、加工時には光ともう一つの刺激を用いたデュアルアクティベーションによって光加工を行いつつ、加工後は片方の刺激を除去することによって、環境光に対する安定性や光物性を並立可能であった。これらは幾何的に複雑な延伸性や微細光特性を材料中に付与し、材料機能の高次元化を実現することが期待される。