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» 2022年08月22日 09時30分 公開

光に対し安定性と分解性を両立した新材料を開発光分解性材料が長期間使用可能に

東京大学は、光に対する長期安定性を維持しつつ、光と酸を同時に作用させたときだけ分解する「高分子材料」を開発したと発表した。

[馬本隆綱EE Times Japan]

特殊な条件下で光分解を可能にする「協働分解技術」を開発

 東京大学大学院総合文化研究科の寺尾潤教授と正井宏助教、ラッセル豪マーティン大学院生らによる研究グループは2022年8月、光に対する長期安定性を維持しつつ、光と酸を同時に作用させたときだけ分解する「高分子材料」を開発したと発表した。

 環境調和型の材料として、人工的な光や自然光を照射することで材料を分解できる「光分解性材料」が注目されている。微細な回路を形成するために用いられる「フォトレジスト」などもその1つである。一方で、光が当たると材料が分解されるため、光の下では材料を長時間利用することができない、という課題があった。

 研究グループは、光に対する「安定性」と「分解性」を両立させる材料の開発に取り組んだ。つまり、「材料を使用している間は、光に対して安定した性質を保つが、使用期間が終わると、特殊な条件下で光分解が可能」という新たな材料である。

 これを実現する方法として今回、光と酸を同時に作用させた場合にのみ材料を分解させる「協働分解技術」を開発した。実験では、高分子材料の「ポリメタクリル酸メチル」に対し、架橋剤として少量の白金錯体を導入したゲル材料を作製した。

 白金錯体は、メチル化シクロデキストリンを環状分子とする超分子構造を有している。この白金錯体を含むゲル材料は、光照射だけでは高い安定性を示す。ところが、365nmの紫外光と塩化水素を同時に作用させると、白金−炭素結合の分解反応が進行するという。

従来の光分解性材料と今回開発した材料における光安定性の差を示す概念図(H+:酸) 出所:東京大学
ポリメタクリル酸メチルおよび、光と酸の協働分解性を示す白金錯体からなるゲルとその分解の概念図 出所:東京大学

 さらに研究グループは、材料の発光を光で制御することにも成功した。分解によって発光色が黄色から青色へと変化する材料に対し、光と酸を用いて文字列をプリントした。このゲル材料は、白色光の下では透明であった。これに365nmの紫外光を照射すると、文字列を発光色の違いとして浮き出させることができたという。

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