小柳津 研一 (オヤイヅ ケンイチ)

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所属

理工学術院 先進理工学部

職名

教授

ホームページ

https://oyaizu.myportfolio.com/

兼担 【 表示 / 非表示

  • 理工学術院   大学院先進理工学研究科

学内研究所等 【 表示 / 非表示

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

学歴 【 表示 / 非表示

  • 1990年04月
    -
    1995年03月

    早稲田大学   大学院理工学研究科   応用化学専攻  

  • 1986年04月
    -
    1990年03月

    早稲田大学   理工学部   応用化学科  

学位 【 表示 / 非表示

  • 早稲田大学   博士(工学)

  • Waseda University   PhD

経歴 【 表示 / 非表示

  • 2012年04月
    -
     

    早稲田大学理工学術院 教授

  • 2007年04月
    -
    2012年03月

    早稲田大学理工学術院 准教授

  • 2003年10月
    -
    2007年03月

    東京理科大学総合研究所 助教授

  • 1997年04月
    -
    2003年09月

    早稲田大学理工学総合研究センター 講師

  • 1995年04月
    -
    1997年03月

    早稲田大学理工学部 助手

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所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    高分子学会水素・燃料電池材料研究会

  •  
     
     

    高分子学会超分子研究会

  •  
     
     

    電気化学会

  •  
     
     

    アメリカ化学会

  •  
     
     

    高分子学会

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研究分野 【 表示 / 非表示

  • 高分子化学

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • 高分子合成、機能性高分子

研究シーズ 【 表示 / 非表示

論文 【 表示 / 非表示

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書籍等出版物 【 表示 / 非表示

  • “Redox-active Polymers as an Organic Energy Storage Material”, Handbook of Conducting Polymers

    K. Oyaizu, H. Nishide

    CRC Press/Taylor & Francis  2019年

  • “レドックスポリマー微粒子を活物質として用いたレドックスフロー電池” 『レドックスフロー電池の開発動向』

    小柳津研一

    シーエムシー出版  2017年 ISBN: 9784781312620

  • “高分子ラジカル電池”, 『スピン化学が拓く分子磁性の新展開』, CSJカレントレビュー

    西出宏之, 小柳津研一

    化学同人  2014年 ISBN: 9784759813760

  • “Organic Batteries”, Encyclopedia of Sustainable Science and Technology, ed by R. A. Meyers

    H. Nishide, K. Oyaizu

    Springer  2012年 ISBN: 9780387894690

  • “Polyradicals in Batteries”, Encyclopedia of Radicals in Chemistry, Biology and Materials, ed by C. Chatgilialoglu, A. Studer

    K. Oyaizu, H. Nishide

    Wiley  2012年 ISBN: 9780470971253

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Misc 【 表示 / 非表示

  • PMSE 433-Radical polymers for organic-based rechargeable device

    Hiroyuki Nishide, Kenichi Oyaizu

    ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   236  2008年08月

    研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

  • 活性酸素種の排卵への関与について

    成相 孝一, 坪田 昭人, 並木 禎尚, 藤瀬 清隆, 村田 英則, 小柳津 研一, 湯浅 真

    Journal of mammalian ova research = 日本哺乳動物卵子学会誌   25 ( 2 ) S22  2008年04月

    CiNii

  • Microelectrode Studies of Electrochemical Reaction using Supercritical Carbon Dioxide as the Solvent

    D. Komago, H. Yan, T. Sato, A. Yamaguchi, K. Oyaizu, M. Yuasa

    Proceedings of 7th International Symposium on Supercritical Fluids (ISSF2005)    2005年05月

  • Copper(II) complexes resulting from the oxygenation of (2,9-dimethyl-1,10-phenanthroline)copper(I) chloride in the presence of dimethylformamide (vol 74, pg 869, 2001)

    K Oyaizu, M Ueno, H Li, E Tsuchida

    BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN   74 ( 12 ) 2463 - 2463  2001年12月

    その他  

  • Multielectron transfer of a decanuclear oxovanadium cluster and application to oxygen batteries.

    K Oyaizu, EL Dewi, E Tsuchida

    ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   220   U467 - U467  2000年08月

    研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

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産業財産権 【 表示 / 非表示

  • 正極材および蓄電デバイス

    小柳津 研一, 西出 宏之, 畠山 歓

    特許権

  • 樹脂組成物

    小柳津 研一, 松島 貫太, 渡辺 青瑚, 高山 央

    特許権

  • 硫黄含有重合体、その製造方法、及び、硫黄含有重合体組成物

    小柳津 研一, 渡辺 青瑚, 松島 貫太, 高山 央

    特許権

  • ポリマー、電極活物質及び二次電池

    小柳津 研一, 西出 宏之, 畠山 歓, 鈴木 美結, 赤羽 智紀

    特許権

  • 燃料電池セル

    小柳津 研一

    特許権

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受賞 【 表示 / 非表示

  • 文部科学省科学技術分野の文部科学大臣表彰科学技術賞

    2013年04月  

  • 第6回オレオサイエンス賞

    2007年06月   日本油化学会  

  • 日本化学会進歩賞

    2002年03月  

  • 高分子学会高分子研究奨励賞

    2001年05月  

  • 水野学術賞

    1995年03月   早稲田大学  

共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 高速移動水素による次世代創蓄電デバイスの設計

    研究期間:

    2018年06月
    -
    2023年03月
     

     概要を見る

    プラスチックフィルム中でプロトンを高速移動させるための構造要件を検討した、スルホフェニレンを側鎖に複数連結してスルホン酸基を高密度導入することにより、バルクのイオン交換容量がほぼ同じであるプラスチックフィルムに比べて親水性が1.4倍、プロトン導電率が4.5倍増大することを見出した。コンパクトな分子構造で密度高いポリビニルフルオレノンを設計・合成し、その電荷および水素の交換反応と水素発生を明らかにした。数wt%の高質量水素密度を期待し、水素付加・脱離体をフルオレノンから窒素複素環式化合物へと拡張したポリビニルキノキサリンを設計・合成し、常圧、80~120℃の温和な条件下で可逆的に水素化・水素発生が起こることを確認した。酸性水溶液を用いたリチャージャブル燃料電池のモデルデバイスとして、電子/プロトン交換反応に基づく有機レドックスポリマーを負極に用いた有機空気二次電池を作製し、予備的な検討ではあるものの500回を超える高いサイクル特性を実証した。界面から移動するプロトンの移動速度をその場で計測する新手法として、遠紫外域の界面選択的分光(Far-UV-ATR)法の確立に取り組み、水素の貯蔵・放出する高分子膜を第一の対象として計測を進めた。水素を付加・脱離した化学状態の違いにより250nm付近に顕著な吸収違いが見られ、この電子遷移を時間依存密度汎関数法で帰属した。さらにIr錯体共存下での加熱による水素発生過程(酸化)、電極からの電子移動と水の付加によるアルコールへの還元過程の観測に成功した。親水性ポリビニルフルオレノンを水素貯蔵性高分子シートとしてアノード側に内蔵することにより、発電と充電を繰り返して行うことができるリチャージャブル燃料電池の原理を計画を前倒して実証した。水素高速移動機能の高度化を推進し、プラスチックフィルム中におけるプロトンの挙動を制御する分子設計および高次構造形成技術を確立し、従来の有機材料に比べて著しく高いプロトン導電率を示す薄膜を達成した。また、これらの成果を他計画研究と融合させることにより発展させ、リチャージャブル燃料電池の原理を計画を前倒して実証することができた。本計画研究では5年間の間に、水素高速移動機能の高度化(ステージⅠ)、学問分野の枠を超えた水素機能の融合(ステージⅡ)、領域全体での多彩な高次水素機能の誘起(ステージⅢ)に順次取り組む。2020年度はステージIIでの研究を進めながら、他計画研究との連携を一層深めながらステージIIIへ移行していく。プラスチック薄膜中におけるプロトン高密度化と高速移動:スルホン酸化ポリフェニレン系高分子において、フェニレン環の置換位置や配列規則性がプラスチックフィルムとしての物性に及ぼす効果を明らかにする。A05-1と連携しながらフィルム中における水の分布を詳細に解析し、高プロトン導電性を示す構造要件を整理する。高分子双安定性を利用した水素の貯蔵・放出の高速・高密度化:水素供与体と受容体が同程度に安定である「双安定性(を有する)高分子」を利用して、水素の貯蔵と放出を高速化・高密度化させることを目指す。A04と連携しながら、例えば二級アルコールとこれから2プロトンが脱離したジアニオンが共に安定構造となるような有機化合物を高分子化して、プロトンの交換反応速度を著しく増加させることを目指す。新規深紫外界面分光(Far-UV-ATR)法による水素貯蔵高分子の構造解析:分担者が開発したFar-UV-ATR法を用いて、電位や雰囲気を厳密に制御した条件下でポリビニルフルオレノンなどの水素貯蔵高分子の構造変化を解明する。電極界面から深さ方向の官能基を定量的に解析し、水素貯蔵・放出過程のその場観察を行う。これらの課題に関して、公募研究との連携も開始して、多様な高次水素機能の発現を加速する

  • 高速移動水素による次世代創蓄電デバイスの設計

    新学術領域研究(研究領域提案型)

    研究期間:

    2018年
    -
    2023年
     

     概要を見る

    スルホン酸化ポリフェニレン高分子を、ジクロロビフェニルとジクロロベンゼンスルホン酸から一段階で簡便に合成する方法を見出した。スルホン酸化ポリフェニレンは溶液キャスト法により柔軟な薄膜を形成し、5つのフェニレン環が連結したジクロロキンケフェニレンモノマーを用いて得られた薄膜と同程度以上の高いプロトン導電率、気体バリア性、化学安定性を示した。さらに側鎖に高密度でスルホン酸基を導入したポリフェニレン系の合成にも成功し、低含水率条件におけるプロトン導電率の向上を達成した。これらのプロトン導電性高分子薄膜を用いた燃料電池が、高性能と高耐久性を実現した。可逆的な水素吸蔵・放出を担う物質として、フルオレノン/フルオレノールを繰返し単位あたりに置換したビニルポリマー、および、チロロンと1,3,5-トリス(ブロモメチル)ベンゼンから得られる親水性架橋ポリマーを合成した。白金担持カーボン触媒を介して、フルオレノールで置換されたポリマーの電解酸化が酸素還元電位より卑な電位で生起することを明らかにし、リチャージャブル燃料電池への適用が原理的に可能であることを明確にした。また、ポリビニルキノキサリンを新たに設計・合成し,従来より高い質量水素密度を達成した。水素の吸蔵―放出を行うポリマーに対して深紫外(FUV)分光を用いることで、水素を吸蔵したアルコールと放出したケトンが明確に異なる電子遷移吸収ピークを与えること、さらにそのピークが両者の化学状態の違いに由来することを時間依存密度汎関数(TD-DFT)法による解析によって明らかにした。全反射型のFUV分光において光の入射角度を変えることで深さ分解したスペクトルの測定が可能であるため,同ポリマーにおける水素の吸蔵―放出過程のその場解析に道を拓く重要な成果である。計画研究内および他計画研究と密に連携を進めることにより、高分子薄膜中におけるプロトンや水素の構造と挙動を解析し、当初の計画よりも早い段階でプロトン高速移動および水素高密度凝集するための重要な材料設計指針を得ることができた。2019年度は水素高速移動機能の高度化(ステージⅠ)をさらに進めながら、水素機能の融合(ステージⅡ)も実施していく。プラスチック薄膜中におけるプロトン高密度化と高速移動:高度にスルホン酸基を導入した芳香族構造を持つプラスチックフィルムを設計、合成し、プロトンの分布やそれらが伝導度に及ぼす影響を明らかにする。フィルム中の水の微細構造を精密に解析し、高温で10-1S/cmを超えるプロトン伝導率を示す材料系を選定する。双安定性を利用したプロトンの高速移動:水素を簡単に貯蔵・放出できる高分子シートの開発にすでに成功している。フルオレノン高分子に水中で-1.5 Vの電圧を印加すると水の電気分解に伴ってプロトンがフルオレノールとして高分子中に取り込まれ、これを湯浴するだけで水素を放出させることができる。本研究では水素供与体と受容体が同程度に安定である「双安定性(を有する)高分子」を利用して、水素の貯蔵と放出を高速化・高密度化させることを目指す。界面構造の解析による触媒機能の活性化:プラスチックフィルム/電極界面におけるプロトンや水分子の構造を定量的に解析することにより、触媒活性点の構造や機能の設計に繋げる。分担者らが開発した電気化学周波数変調原子間力顕微鏡(EC-FM-AFM)を用いて、電位や雰囲気を厳密に制御した条件下でプロトンと酸素の電子移動反応に伴う界面の局所構造変化を解析する。これらの課題に関して、研究項目A02と連携してヘテロ機能界面を解析し、プロトンが関与する触媒反応の高活性化を試みる。A05と連携して中性子散乱測定により、プロトン高密度構造の解析を行う。また、本年度に採択された公募研究との連携も開始して、多様な高次水素機能の発現を加速する

  • 高分子の双安定性に立脚したエネルギー変換物質の開拓

    研究期間:

    2017年04月
    -
    2022年03月
     

     概要を見る

    本研究は,電荷授受席として働く有機部位を密度高く凝縮させた非晶質ポリマーにおける電荷の輸送・貯蔵過程に関する基礎的追究を継続し,高分子の電気化学的な双安定性,すなわち酸化,還元の両状態における化学的安定性の学術的意義と応用を明らかにすることを目的とする。これを電荷の貯蔵 (電池としてみればエネルギー蓄積),高速蓄電,電荷輸送制御など多様な実例へ展開し,双安定性に特徴づけられた新しい機能性高分子を開拓することを目指している。これまでの研究で,キノイド系ポリマーを負極活物質として空気電池を実証した成果を起点に,電子交換に立脚した高密度蓄電に関わる基礎を明確にしている。本年度は特に,有機活物質として働くポリマーを,新しい酸化還元席の創出と電荷貯蔵過程における電子・イオン輸送の解明によって拡張し,単一イオンのみが両極間を充放電に伴い移動する,いわゆるロッキングチェア型電荷補償性を持たせた多様な電荷蓄積形態を実証するとともに,高密度有機活物質の一群を創出した。 具体的には以下のような成果を得た。前年度に着手した課題 「高度輸送性を目指した共役鎖の組込み」 の追究から革新的電荷輸送・貯蔵ポリマーを創出した。電荷と補償イオンの拡散距離を制御するため,π共役系を組み込んだ分子レベルの複合電極を用いて電荷輸送効率を高めた。これを拡張して,キノイドを電荷授受席とする双安定ポリマーと多様なπ共役ポリマーからなる複合電極を作製し,界面での電子移動過程を解明した。最も良好な結果が得られた一例として,キノイドポリマーが電解質中で形成する膨潤ゲルにおいて,その場電解重合可能なモノマーを置換したプレポリマーを合成し共役鎖を形成させたところ,導電パス形成に伴う電荷授受席の反応性が著しく向上することを明らかにした。当初の計画に沿って,高出力を可能とする斬新な複合物質の創出に取り組んだ結果,電位やイオンの拡散性などをプローブとして,電荷授受席と共役系の複合化の効果を明確にできた。これまでにない電荷貯蔵物質として,界面が分子レベルで構造制御された授受席/π共役鎖複合体を対象に,π共役鎖の存在密度やモルホロジーを詳細に解明した結果,これらをバルクでの (すなわち電極全体としての) 電荷輸送・貯蔵特性と定量的に相関させることが可能となった。また,ロッキングチェア型電荷補償に基づく多様な電荷貯蔵形式を実証する目的に向かって,有機正極として設計されたn型ポリマーを,Liイオン補償能に着目したLiイオン電池の正極活物質として新たに用いた結果,Li負極に適合した電解液条件で充放電に伴い実際にLiイオンのみが極間移動するロッキングチェア型電池として試作・動作実証できた。この蓄電形態は,Li金属酸化物からなるLiイオン電池とまったく同一であり,充放電の物質収支に基づき電解液量をイオン伝導性の確保に必要な最小限まで削減できることを明確にした。以上の知見は,当初に目論んだ双安定性の概念実証と新しい活物質創出を目指す方法論確立に関して期待した成果を超え,レドックス高分子とπ共役高分子の界面での電荷授受が実際にマクロな (電極レベルでの) 性能を支配していることを明確にするとともに,高効率蓄電に役立つ複合化の方法論に未知の可能性が存在することを示唆している。すなわち,有機活物質の設計は,研究当初に期待した電荷授受席の高密度化と無定形固体としての凝縮相の実現によるだけでなく,さらに電荷授受と電子伝導の方法論的融合,あるいは概念的融合をも見据えた展開が有用であることを示しており,当初予想しなかった展開に繋がっている。以上より,本研究は当初の計画以上に進展していると判断している。今後は,本年度に得られた成果をさらに拡張し,複合電極の利点を最大限活用することで,従来にない高エネルギー密度の電荷貯蔵を可能とする,有機物ならではの斬新な蓄電形式として提案する。さらに,無定形高分子の強みを活かした積層化・薄膜化による高電圧の発生や,交流からの一定電圧 (矩形波) 出力,交流信号の増幅を可能とする純有機物からなるデバイスの実現など,電気的双安定を有する電荷貯蔵ポリマーに特有の興味ある特殊物性を開拓・追究する。今後の研究推進において,研究計画変更の必要性や研究を遂行する上での問題点などはなく,当初の計画に沿って,斬新な有機活物質の創製と電気的双安定性の学術的基礎の確立に向け,着実かつ効率高く研究成果を積み上げたい。特に,次年度は本研究の最終年度前年度となるため,全体の成果取りまとめに向け成果集積を加速させるべく,基礎と応用の両面で有機活物質の有用性を一層明確にすることに注力する

  • 高密度レドックス流体:蓄電科学を革新する新原理の探索

    研究期間:

    2018年06月
    -
    2021年03月
     

     概要を見る

    高密度レドックス流体を与えるナノ構造体を,電子交換に基づく電荷伝播の解析から創出し,レドックス凝縮相を形成する流体の設計指針を明確にするとともに,ナノ粒子間の交換反応に基づく電荷輸送・貯蔵機構の解明を経て,高速・大容量フロー蓄電の基礎原理を明確にすることを本研究の目的として展開している。具体的には,有機安定ラジカル種の可逆で速い一電子授受に着目し,ラジカルを電荷交換席として繰返し単位あたり高密度に置換した非晶質ポリマーによる高速電荷輸送の実現を目指している。さらに,このポリマーを活物質とした有機ラジカル電池を拡張し,ポリマーが水系電解質に分散したナノ粒子の形態で高密度蓄電を担う,斬新な有機フロー活物質を創製することも目的としている。これらの目的達成のため,本年度は,前年度の展開を受けて下記のように推進し,成果集積した。(1) 前年度に着手した「分散粒子の電子交換に基く蓄電現象の物理化学」の解明に向け,水系電解液に分散させた高密度レドックスポリマー粒子の充放電特性を詳細に解明した。粒子内の電荷拡散係数Dを求め,自己電子交換の二次反応速度定数kexを導出した。有機ラジカル種やアントラキノン (AQ),フェナントレンキノン (PQ) 類の速い外圏的電子移動が,ポリマー粒子中でも大きなkexを与えることを数種の実例について明らかにした。実測容量がレドックス席数と直線関係にある条件を明らかにし,レドックス系としての理想的振舞いを示す範囲を分散粒子の特性として把握した。(2) ナノ粒子の物質移動制御について本年度から研究着手した。サイズ制御された高密度レドックスポリマー粒子の充放電では,セパレータに多孔膜を利用できるため高出力特性を導けることを明らかにし,従前の電解質膜を使用することなく高レートのレドックスフロー電池を構成できる方法論として有用であることを示した。前年度の展開を受け本年度は,高分散性を有する高密度レドックスポリマー粒子の創出に注力し,水系電解質で大きな電位差を与えた電子授受席ペアを絞り込んだ。これは計画に沿った展開による当初期待した成果の範囲内である一方,官能基耐性高くナノ粒子を与える重合法を広く探求する中で,電子授受席を当初の想定より遥かに当重量小さく (モノマー単位で密度高く) できることを見出すことができ,これが拡張性のある方法論であることも明確になった。結果として,高密度レドックス流体の品揃えを広く確保できるに至り,当初の計画を前倒しで実施可能となっている。また,損失の少ない低粘度流体を与える方法論として,逆相乳化重合やナノ寸法のボトルブラシポリマーへの展開を計画通りに推進した結果,数例で思いがけず理論容量に近い実測値が濃厚分散系でも引き出せることが明らかになった。以上より,現在まで着実な成果の積み上げが進展しているとともに,予想外の新知見も得られており,当初の目標値を超えた性能実現が可能となりつつあることから,当初計画以上に進展していると判断している。これらを基盤として最終年度である次年度は,当初期待した以上の具体的成果を固めるとともに,続くプロジェクトに拡張させるための基礎を確立できる見込みである。第2年度成果を承け,最終年度である第3年度は成果取りまとめに向けて,有機フロー電池に関する具体的知見を一層集積するとともに,研究成果の公開にも注力する。具体的には,電子授受席の超高濃度化 (5 M程度に挑戦) により,Liイオン電池など固体電池に迫る (あるいは超える) 超高エネルギー密度と,現在のレドックスフロー電池と同等以上の高出力特性を達成する。有機物の強みを生かして,希少元素を一切含まず,低コストで取扱い易い低環境負荷型の電解質として定着させる。また,電解液の連続循環と多孔膜での物質移動制御に基づくエネルギーロス低減を達成する。以上を総合して,フロー電池を構成する有機蓄電物質ならではの優位性・メリットを明確に示す

  • 超高純度・高分子量ポリフェニレンスルフィドの新合成と機能開拓

    研究期間:

    2016年04月
    -
    2018年03月
     

     概要を見る

    ジフェニルジスルフィド (DPS) の融液から酸化重合によりポリフェニレンスルフィド (PPS) が得られた予備知見を起点として、高純度、高分子量のPPS合成法を確立することを目的とした。また、高い硫黄含量と透明性を組み合わせ、耐熱性を併せ持った高屈折率材料として確立することも目指した。従来資源価値が低いとされたDPSをエンプラPPSに変換する合成法として展開した。主な成果として、分子量と反応進行度の相関を解明することによって物質収支の全容を明らかにした。また、アルキル置換PPS誘導体に展開し、非晶質無定形固体を与える分子構造を明確にし、高い硫黄含量に基づく高屈折性を明らかににした

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講演・口頭発表等 【 表示 / 非表示

  • 有機ラジカル型色素増感太陽電池の高機能化

    日本化学会第94春季年会  

    発表年月: 2014年03月

  • 創電・エネルギー貯蔵分野における高分子未来技術

    ゴム技術フォーラム, ゴム・エラストマーと資源・エネルギー, 第3回調査委員会  

    発表年月: 2014年02月

  • ラジカルイオン電池の最新動向

    高分子学会第22回ポリマー材料フォーラム  

    発表年月: 2013年11月

  • 有機ラジカル型色素増感太陽電池-電荷輸送の基礎と応用

    光化学協会370-01光化学応用講座, 次世代光電変換技術への応用  

    発表年月: 2013年10月

  • 創電・エネルギー貯蔵分野における高分子未来材料

    第58回高分子夏季大学  

    発表年月: 2013年07月

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特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • 高耐熱・結晶性エンプラの精密3D造形を目指した革新的相溶化法の開拓

    2019年  

     概要を見る

    本研究は,ポリフェニレンスルフィド(PPS)の機能展開を目指し, PPSの三次元(3D)プリンティング造形の鍵になりうる新しい高分子物質を開拓することを目的とした。モノマーであるジフェニルジスルフィドにメチル基,エチル基,メトキシ基,アルケニル基を導入し,対応するポリマーを直鎖かつ成形加工可能な高分子量体として得た。2,6-位にアルキル基を有する場合,PPSは完全非晶質になりポリスチレンとの相溶性を獲得することを明らかにしている。今回得られたPPS誘導体も同様の相溶性を示した。アルケニル基の反応性により無機酸化物との親和性が向上し,コンポジット材料として展開できることも明確にした。

  • 低環境負荷型合成プロセスによる超高屈折率ポリマーの創出

    2018年  

     概要を見る

    本研究は,申請者らが見出した芳香族ジスルフィド類の酸化重合をさらに追究し,ポリフェニレンスルフィド誘導体をはじめとしたポリチオエーテル高分子の革新的合成法として幅広く確立するとともに,低環境負荷かつ省エネプロセスでの芳香族系耐熱性高分子材料の合成法として定着させることを目的として展開した。特に,従来にない透明かつ高屈折率の機能性光学樹脂を創出することを目指した。この結果,従来の芳香族求核置換反応機構に基づく重縮合では困難とされたアルキル置換基を有する新規PPS誘導体が酸化重合で簡単に合成できることを確立した。これらが完全非晶質の耐熱性固体を与えることを明らかにし,熱特性を兼ね備えた透明光学樹脂としての展開と合わせ,関連する無定形高分子固体における電荷・イオン輸送の解明にも役立つ知見を得た。

  • 電極活物質に用いる高度機能性バインダーの研究開発

    2016年  

     概要を見る

     本申請は、ラジカルポリマーに関するこれまでの研究で見出された有機系活物質の酸化還元に伴う制御可能な膨潤・収縮過程を、全く新しいバインダー材料として応用する着想で、活物質の充放電に伴う体積変化を補償する高度機能性バインダーを創出することを目的とした。特に、酸化・還元と膨潤・収縮の両状態を自在かつ可逆的にコントロールできる新規バインダー材料として、スルホン酸基を含有させたニトロキシドラジカルポリマーが従来のp型とは異なる電解質カチオンによる電荷補償過程(n型過程)を示すことの発見に基づき、その具体例を展開した。    

  • 電荷分離・輸送制御による人工光合成システムの構築

    2015年  

     概要を見る

    本研究は、可逆的な酸化還元を示すレドックス席を密度高く有するレドックスポリマー、すなわち高密度レドックスポリマーが形成する膜における電子移動と、それに伴うイオン輸送の解明により、水の光分解に資する電荷輸送物質を創出するとともに、レドックス/色素複合分子による光電荷分離系へ拡張し、人工光合成モデルとしての可能性を明確にすることを目的とした。このような分子組織体を電荷輸送層に利用したセルを予備的に試作した。さらに、光電荷分離・輸送性を高めた新しい高密度ポリマーの設計により、光反応系としての効率を向上させる因子を明確にした。これらの知見を総合し、人工光合成モデルを構成する光電荷分離・輸送材料としての具体化の可能性を明らかにした。

  • 電荷分離・輸送分子の組織化による新しい光電変換系の構築

    2015年  

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    本研究は、有機二次電池の具体化に不可欠な高特性の電極活物質を創出するとともに、色素分子の複合化により、光電変換能を引き出すことを目的とした。特に、これらの支配因子と考えられる膜/電解液界面における物質移動を、レドックス基と化学結合させた色素分子を用いて効率化する切り口から、光電荷分離に関わる基本的な性質を引き出すことを試みた。その結果、これらと電解質の界面に配置させた色素部位の増感反応を活用し、効率高い有機太陽電池を試作・動作実証することが可能となった。さらに、光電荷分離・輸送性を高めた新しいポリマーの設計 (例えば色素準位とマッチさせたポテンシャル勾配の形成など) により、光電変換系としての変換効率を向上させた。これら基礎的追究から得られる知見を総合し、有機太陽電池を構成しうる斬新な光電荷分離・輸送材料としての可能性を明確にした。

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現在担当している科目 【 表示 / 非表示

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委員歴 【 表示 / 非表示

  • 2020年06月
    -
    2022年05月

    高分子学会国際交流委員会  第35期委員

  • 2020年06月
    -
    2022年05月

    高分子学会関東支部  第35期常任幹事

  • 2020年04月
    -
    2022年03月

    高分子学会水素•燃料電池材料研究会  第35期運営委員

  • 2020年04月
    -
    2022年03月

    高分子学会超分子研究会  第35期運営委員

  • 2021年01月
    -
    2022年02月

    日本化学会第11回化学フェスタ実行委員会  実行委員

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