Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

導電性ポリマー / ウェアラブル / イオン性液体 / 筋電 / イオン液体 / 無線 / 筋電計測

筋肉の動きをイオン性液体ゲルと導電性ポリマーをコーティングした布状電極を用いたウェアラブル電極により計測を行った。布へ印刷方法として、シリコーンゴムを用いてネガパターンを形成後に、その内側に導電性ポリマー、イオン液体性ゲル等を形成する方法を開発した。この方法で試作した電極の特徴として、医療用のものに比べインピーダンスが低く、１カ月以上乾燥しないため２４時間以上の長時間の使用が可能であることが分かった。筋電計測時には、通常用いられている医療用電極と同様の波形が得られることを確認し、Ｍ，Ｖ，Ｈ波形の計測に成功した。

イオン性液体 / 液晶 / 超分子 / 自己組織化 / ナノ相分離 / 異方性 / イオン輸送 / 物質輸送 / イオン液体 / 超分子化学 / ナノ構造

高機能材料の構築において、分子の自己組織化プロセスの活用が注目を集めている。中でも、分子が動的な秩序構造を自発的に形成する液晶は、イオンや電子を異方的に輸送する場として極めて有用である。本研究では、イオン液体などのイオン性分子の液晶化と配向制御による高機能イオン輸送材料の構築を目的とした。イミダゾリウム型イオン液体のカラムナー液晶化と高分子フィルム化、スピロピラン誘導体のカラムナー液晶化により、新しい一次元イオン伝導体を開発したので以下に示す。
(1)一次元イオン伝導性高分子フィルム
重合性アクリル基を有する扇形分子構造のイミダゾリウム型イオン性液体を設計・合成した。この分子は20〜50℃までヘキサゴナルカラムナー液晶性を示した。アミノ基修飾ガラス基板上でのカラム構造の均一垂直配向を達成した。また、機械的なせん断力の印加により、基板上でカラム構造を水平配向させることにも成功した。液晶状態の試料に紫外線照射するととにより重合を行なったところ、カラムの均一な配向殊序が固定化された高分子フィルムが得られた。カラム軸に平行な方向のイオン伝導度は、垂直な方向のイオン伝導度よりも高く、100℃において約1500倍の異方性を示した。
(2)カラムナー液晶性スピロピラン誘導体
扇形分子構造のスピロピラン誘導体を設計・合成した。この分子単独では、非液晶性であるが、4-メチルベンゼンスルホン酸やメタンスルホン酸などの酸性分子を導入することにより、イオン性のメロシアニン構造へと異性化させ、カラムナー液晶性を発現させることに成功した。ガラス基板上でこのカラムナー液晶に機械的なせん断力を畑えたところ、カラム構造を基板表面に対して水平に一軸配向させることができた。くし形金電極付きガラス基板を用いて、配向させたカラムナー液晶のカラム軸に平行および垂直方向のイオン伝導性を測定した。液晶状態では、カラム軸方向の伝導度は垂直方向よりも高い値を示した。

イオン性液体 / フッ化物塩 / 電解フッ素化 / 光触媒的分解 / コバルト錯体メデイエーター / 電極触媒的脱ブロム化 / 脱硫フッ素化 / 電解重合 / 有機電解合成 / イオン液体 / 電極触媒 / コバルト錯体 / メディエーター / ニトロキシルラジカル / 脱ハロゲン化 / グリーンケミストリー / 溶媒効果 / 含フッ素カーボナート / 含フッ素エーテル / 電解反応 / フッ化糖

イオンのみから成るイオン性液体を溶媒兼支持塩とする無溶媒系を指向した環境調和型有機電解合成の開発を行った。その結果、下記の成果を得た。
1)フェニルチオ基を有するフタリド、エチレンカーボナート、グルコピラノシッドの電解フッ素化および脱硫フッ素化:遊離アミンを含むEt_3N-3HFイオン液体が脱硫を伴わずにフッ素かが進行するのに対し、遊離アミンを含まないEt_4N-4HFイオン液体では専ら脱硫フッ素化が起こることを明らかにした。
2)チオカーボナート類の電解フッ素化:フッ化物塩イオン液体中でのチオカーボナート類の電解フッ素化に成功するとともにスケールアップ可能なことを例示した。
3)Co(II)サーレン錯体メデイエーターを利用する電極触媒的脱臭素化反応:Co(II)サーレン錯体メデイエーターが有機ハロゲン化合物の電解還元的脱ハロゲン化の電極触媒として作用することを電気化学測定により明らかにするとともにマクロ電解によりこれを実証した。
4)イオン液体中でのTiO_2による有機有害物質の分解:水系に比べイオン液体中の方が有機有害物質の分解が促進されることを見出した。
5)イオン液体中での導電性高分子の合成:3,4位に種々の置換基を有するピロールがイミダゾール系イオン液体中で出に掃引法により速やかに酸化重合し、密着性のよい平滑な膜が生成することを見出した。

イオン液体 / イオン性液体 / 常温溶融塩 / イオンゲル

研究実施計画に従い、物理化学、合成化学・生命化学、電気化学・材料化学の各班の研究会を以下のように開催した。合成化学・生命化学班、平成14年11月6日(水)、東工大大岡山キャンパス百年記念館。物理化学班、11月12日(火)、東京大学理学部化学科講堂。電気化学・材料化学班、11月21日(木)、慶應義塾大学日吉キャンパス来往舎。また、研究代表者の濱口は、平成14年10月10日から16日まで英国に出張し、イオン液体研究の世界的センターであるQueen s University Ionic Liquid LaboratoriesにKen Seddon教授を訪問し、同センターにおける研究の進捗状況を視察するとともに、今後の研究協力について意見を交換した。これらの準備を踏まえて、全体会議を平成15年1月14日に東京大学理学部化学科講堂で開催した。この会議には、大学、国公立研究所、民間から100名近い研究者が参加し、活発な議論が展開された。プログラムは以下のとおりである。K. Seddon (Queen s Univelsity, Belfast UK)、Ionic Liquids for Green Industrial Synthesis。濱口宏夫(東大院理)、イオン液体の構造とダイナミクス。関一彦(名大物質国際研)、イオン液体の電子構造と表面分子配向。北爪智哉(東工大院生命理工)、イオン性液体が構築する新規なタイプの反応場。笹井宏明(阪大産研)、スピロキラリティーを有するイオン性液体の開発。大野弘幸(東京農工大工)、新しいイオン性液体と高分子。渡邊正義(横浜国大院工)、イオン液体およびイオンゲルの特性と機能化。本企画調査により、我が国のイオン液体研究者間のネットワークを初めて構築し、また海外の研究拠点との協力関係を樹立することができた。基礎から応用まで、イオン液体を総合的に研究するための基盤を形成することができたと考える。今後、今回の研究分担者を核として、イオン液体に関する研究コンソーシアムの形成を目指す。

【研究分担者】
吉尾正史	東京大学	大学院工学系研究科	助手	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
田嶋稔樹	東京工業大学	大学院・総合理工学研究科	助手	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
塩谷光彦	東京大学	大学院・理学系研究科	教授	(Kakenデータベース)
北爪智哉	東京工業大学	大学院・生命理工学研究科	助教授	(Kakenデータベース)
大野弘幸	東京農工大学	工学部	教授	(Kakenデータベース)
渡邉正義	横浜国立大学	大学院・工学研究院	教授	(Kakenデータベース)
関一彦	名古屋大学	物質科学国際研究センター	教授	(Kakenデータベース)