【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.28】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24NR0010
利用課題名 / Title
元素ブロック開発を基盤とした革新的高分子材料の開発
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）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies
キーワード / Keywords
電子分光/ Electron spectroscopy, 質量分析/ Mass spectrometry
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
京都工芸繊維大学分子化学系
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
井本 裕顕
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
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)
完全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）と呼ばれる分子を基盤として、種々の反応性および重合性官能基を導入した化合物および複数のPOSSを結合した多量体を合成した。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。さらに通常のNMR測定での帰属が困難であった難溶性の有機ヒ素化合物がMALDI-TOFMSによって確認できた。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線光電子分光法により確認した。
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、種々の反応性および重合性官能基を導入した化合物を合成した。ジメチルシリル基でキャッピングしたフェニル基置換ダブルデッカー型シルセスキオキサンにイソブチル基置換およびフェニル置換POSSと組み合わせた巨大分子を合成した。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。巨大分子等を少量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X線光電子分光法（NR-401）から表面偏析挙動を調査した。
結果と考察 / Results and Discussion
POSSを基盤とする巨大分子の新たな物性機能の開拓を目標とし、種々のPOSSユニットを用いた巨大分子を系統的に合成し、構造と物性および表面偏析挙動との相関を調査した。その結果、POSSユニットを４個ダブルデッカー型シルセスキオキサン集積した誘導体が、光学的透明膜を形成するなどPOSS単独と比べて結晶性の低下を示したことに加え、高分子中での良好な表面偏析により、優れた表面改質剤となる可能性を示した。さらにコーナーオープニング型POSS (CO-POSS)の開口部にジメトキシシリル基を三つ導入したシランカップリング剤を合成し、それらの構造とゾル-ゲル反応から得られるシリコーン樹脂の物性との関係を評価することでシリコーン材料の新たな材料設計法の指針を得た。
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)
MALDI-TOFMS測定では西川 嘉子様、山垣 美恵子様に、また石原綾子様には X線光電子分光測定で大変お世話になりました。この場を借りて御礼申し上げます。
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)
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Miku Kosaka, Preparation of phenyl-substituted open-cage silsesquioxane-pendant polysiloxanes and their thermal and optical properties, Polymer Chemistry, 16, 1365-1372(2025).
DOI: doi:10.1039/D4PY01460J
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Honoka Yonezawa, Construction of unsymmetrical open-cage silsesquioxanes, Bulletin of the Chemical Society of Japan, 98, (2025).
DOI: doi:10.1093/bulcsj/uoaf008
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Yu Tomioka, Polymethylene with cage silsesquioxane: densely grafted structure prevents side-chain crystallization, Polymer Chemistry, 16, 1155-1161(2025).
DOI: doi:10.1039/D4PY01222D
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Rina Tajikawa, Phenyl-Substituted Cage Silsesquioxane-Based Star-Shaped Giant Molecular Clusters: Synthesis, Properties, and Surface Segregation Behavior, Langmuir, 40, 11795-11805(2024).
DOI: DOI:10.1021/acs.langmuir.4c01349
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
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