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ブロック共重合体からなるナノディスク 新技術説明会

国内特許コード P09S000290
整理番号 P2005-190/L18-H37
掲載日 2010年1月22日
出願番号 特願2007-556924
登録番号 特許第5216995号
出願日 平成19年2月2日(2007.2.2)
登録日 平成25年3月15日(2013.3.15)
国際出願番号 JP2007051760
国際公開番号 WO2007088957
国際出願日 平成19年2月2日(2007.2.2)
国際公開日 平成19年8月9日(2007.8.9)
優先権データ
  • 特願2006-026944 (2006.2.3) JP
発明者
  • 藪 浩
  • 樋口 剛志
  • 下村 政嗣
出願人
  • 国立大学法人北海道大学
発明の名称 ブロック共重合体からなるナノディスク 新技術説明会
発明の概要

幅広い材料からなり、かつ応用性の高いナノディスクとその製造方法を提供する。
2分子のブロック共重合体が主鎖方向に直列してなる基本単位が平面方向に集合して形成されている、厚み1nm~100nm、直径10nm~5μmならびにアスペクト比が1以上であるナノディスク。本発明のナノディスクの厚みは100nm以下であり、可視領域の光に対して透過性を有し、また架橋構造部分に金属元素を持たせることことによって磁性や導電性を有するナノディスク、あるいは触媒作用や高屈折率を有するナノディスクとして利用することが可能であり、微粒子粉体工学、コロイド界面科学、電子材料、光学材料等の広範な分野に応用され得る。

従来技術、競合技術の概要


ナノテクノロジーと呼ばれる技術分野において、ナノメートルスケールの微粒子(ナノ微粒子)の種々の技術分野への応用、例えば電子材料、光学材料、触媒、バイオテクノロジー、医療あるいは光結晶等が、ここ数年に渡って益々注目されるようになってきた。



従来のナノ微粒子、特に有機ポリマーからなるナノ微粒子の製造の殆どは、適当なポリマーを有機溶媒に乳化あるいは分散させて微粒子を形成させる方法に基づいている。この液中でのポリマーの分散を基にする方法では、必然的に微粒子の形状は概ね球状粒子となり、非球形の、特に平板状のナノ微粒子すなわちナノディスクは、単に溶媒中にポリマーを分散するだけでは容易に製造することはできない。



平板状のナノ微粒子は、主に写真乳剤の分野において注目されているが、その様な微粒子はいずれもハロゲン化銀、特に塩化銀を有する平板状粒子であり、その構成成分並びに用途は限定的である(例えば特許文献1、特許文献2)。



また、特許文献3は熱可塑性樹脂を用いた偏平板形状の有機フィラーとその製造方法を開示しているが、この方法は熱可塑性樹脂を含む層と、該熱可塑性樹脂よりも低い融点を有する熱可塑性樹脂を含む層との少なくとも2層が積層された積層体を繰り返し積層して超多層積層体を形成するなどの複雑な工程を必要とする(特許文献3)。




【特許文献1】特開2000-56419(P2000-56419A)

【特許文献2】特開平10-319528

【特許文献3】特開平11-199706

産業上の利用分野


本発明は、ブロック共重合体からなるナノディスクとその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
2分子のブロック共重合体が主鎖方向に直列してなる基本単位が平面方向に集合して形成されており
厚み1nm~100nm、直径10nm~5μmならびにアスペクト比が1以上であり、
下記式(I)で表される構造を有する
ナノディスク。
【化学式1】


式中、( )は2分子のブロック共重合体S1-S2が主鎖方向に直列してなる基本単位を表し、S1は1種のブロック又は2種以上のブロックの集合を表し、S2はS1とは異なるブロックを表し、………はブロック間のファンデルワールス結合を表し、-は共有結合を表し、・・・・・は繰り返しを表し、*にはファンデルワールス結合が存在していてもよく、S1とS2の溶解度パラメータ差が2以上であり、かつS2/(S1+S2)は0.3~0.8である。

【請求項2】
S1がメチルメタクリレート、メタクリル酸、アクリル酸、スチレンスルホン酸、N-イソプロピルアクリルアミド、アクリルアミド、ビニルピリジン及びこれらの重合性誘導体よりなる群から選ばれるモノマー単位から構成される1種のブロック又は2種以上のブロックであり、かつS2がスチレン、イソプレン、ブタジエン、ビスフェノールA、ポリイミド、エチレン、プロピレン、α-メチルスチレン、ビニルカルバゾール及びこれらの重合性誘導体よりなる群から選ばれるモノマー単位から構成されるブロックである、請求項1に記載のナノディスク。

【請求項3】
S1がスチレン、イソプレン、ブタジエン、ビスフェノールA、ポリイミド、エチレン、プロピレン、α-メチルスチレン、ビニルカルバゾール及びこれらの誘導体よりなる群から選ばれるモノマー単位から構成される1種のブロック又は2種以上のブロックであり、かつS2を構成するモノマー単位がメチルメタクリレート、メタクリル酸、アクリル酸、スチレンスルホン酸、N-イソプロピルアクリルアミド、アクリルアミド、ビニルピリジン及びこれらの誘導体よりなる群から選ばれるモノマー単位から構成されるブロックである、請求項1に記載のナノディスク。

【請求項4】
以下の工程a)~c)を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載のナノディスクの製造方法。
a)式S1-S2で表されるブロック共重合体と該ブロック共重合体に対する良溶媒とを含む高分子溶液に、該良溶媒と相溶する前記ブロック共重合体に対する貧溶媒を添加して混合溶液を調製する工程、ここでS1は1種のブロック又は2種以上のブロックの集合を表し、S2はS1とは異なるブロックを表す、
b)前記混合溶液から良溶媒を除去して前記ブロック共重合体からなるラメラ層構造を有する微粒子を形成させる工程、
c)ラメラ層構造中で互いに隣接するS1間のファンデルワールス力を解消することのできる溶媒中に前記微粒子を置いて、ナノディスクを形成させる工程

【請求項5】
2分子のブロック共重合体が主鎖方向に直列してなる基本単位が平面方向に集合して形成されており、
厚み1nm~100nm、直径10nm~5μmならびにアスペクト比が1以上であり、
下記式(II)で表される構造を有する
ナノディスク
【化学式2】


式中、( )は2分子のブロック共重合体S3-S4が主鎖方向に直列してなる基本単位を表し、S3は1種のブロック又は2種以上のブロックの集合を表し、S4は不飽和結合を有するモノマー単位からなるブロックを表し、………はブロック間のファンデルワールス結合を表し、・・・・・・は繰り返しを表し、-は共有結合を表し、XはOsO、RuOまたは式(III)
【化学式3】


で表される二官能性エポキシ樹脂とS2を構成するモノマー単位の不飽和結合とによって形成され得る架橋構造を表し、ここでRはビスフェノールA誘導体またはその重合体であり、*にはファンデルワールス結合が存在していてもよく、S4ブロックには架橋構造を有するモノマー単位と架橋構造を有しないモノマー単位とがランダムに存在していてもよく、かつS4/(S3+S4)は0.3~0.8である。

【請求項6】
S3がスチレン、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、イソブチレン、クロロスチレン、εカプロラクトン、D-及び/又はL-乳酸、ジメチルシロキサン、ジアセチレンアセチレン及びこれらの誘導体よりなる群から選ばれるモノマー単位から構成されるブロックである、請求項5に記載のナノディスク。

【請求項7】
S4がイソプレンもしくはブタジエンから構成されるブロックである、請求項5に記載のナノディスク。

【請求項8】
以下の工程1)~4)を含む、請求項5に記載のナノディスクの製造方法。
1)式S3-S4で表されるブロック共重合体と該ブロック共重合体に対する良溶媒とを含む高分子溶液に、該良溶媒と相溶する前記ブロック共重合体に対する貧溶媒を添加して混合溶液を調製する工程、ここでS3は1種のブロック又は2種以上のブロックの集合を表し、S4は不飽和結合を有するモノマー単位からなるブロックを表し、
2)前記混合溶液から良溶媒を除去して前記ブロック共重合体からなるラメラ層構造を有する微粒子を形成させる工程、
3)前記微粒子にOsO、RuOまたは式(III)
【化学式4】


で表される二官能性エポキシ樹脂を添加してS4間に架橋構造を形成させる工程、ここでRはビスフェノールA誘導体またはその重合体である、
4)ラメラ層構造中で互いに隣接するS3間に生じるファンデルワールス力を解消することのできる溶媒中に前記微粒子を置いて、ナノディスクを形成させる工程

【請求項9】
S3がスチレン、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、イソブチレン、クロロスチレン、εカプロラクトン、D-及び/又はL-乳酸、ジメチルシロキサン、ジアセチレンアセチレン及びこれらの誘導体よりなる群から選ばれるモノマー単位から構成される1種のブロック又は2種以上のブロックの集合である、請求項8に記載のナノディスクの製造方法。

【請求項10】
S4がイソプレンもしくはブタジエンから構成されるブロックである、請求項8に記載のナノディスクの製造方法。
産業区分
  • 高分子化合物
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007556924thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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