JP2010260994A - Metal-containing block copolymer and method for producing the same - Google Patents

Metal-containing block copolymer and method for producing the same Download PDF

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篤史 野呂
Hirohide Matsushita
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a metal-containing block copolymer in which a significant amount of metal is contained at the nano level and regularly in a block copolymer. <P>SOLUTION: A mixed solution is prepared by dissolving a block copolymer including a polymer block phase A to which metal can perform coordinate linkage and a polymer block phase B to which the metal does not perform coordinate linkage, and a metal compound which is a compound of the metal, in a solvent in which the block copolymer and the metal compound can be dissolved and to which the metal can perform coordinate linkage, and then the solvent is removed. The solvation of the metal and the solvent can certainly prevent the metal from performing direct coordinate linkage to the polymer block phase A and aggregation. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、金属がナノメータ単位のサイズで規則的に含有された金属含有ブロック共重合体と、その製造方法に関するものである。   The present invention relates to a metal-containing block copolymer in which metal is regularly contained in a nanometer size and a method for producing the same.

近年、ポリマーやガラスなどのマトリックス中に金属をナノレベルで含む複合材料が開発され、その特異な光学特性や電気的、磁気的特性を利用した機能材料への応用、あるいは触媒や医薬への応用が期待されている。例えば、光の波長ほどのサイズの金属微粒子をマトリックス中に規則的に含ませることで表面プラズモン共鳴(SPR)が生じるが、これを利用したセンサー、導波路、光デバイスなどが研究されている。   In recent years, composite materials containing metals at a nano level in a matrix such as polymer or glass have been developed, and their application to functional materials utilizing their unique optical properties, electrical and magnetic properties, or applications to catalysts and medicines. Is expected. For example, surface plasmon resonance (SPR) is generated by regularly including fine metal particles having a size equivalent to the wavelength of light in a matrix. Sensors, waveguides, optical devices, and the like using the surface plasmon resonance have been studied.

Phys.Rev.Lett.95(2005)237401には、銀又は金を直径数100nmのナノリングに加工し、これにギャップ間隔10nm程度のスリットを設けたものを無数に集積化することで、可視光全体をカバーする広い周波数領域でSPRによって電流が流れ、人工的な磁性を発現できることが記載されている。したがって、このような微細金属集積体をマトリックス中につくり込んだメタマテリアルを用いれば、光を自在に曲げることが可能となり、負の屈折率も実現できる。   In Phys. Rev. Lett. 95 (2005) 237401, silver or gold is processed into nano-rings with a diameter of several hundreds of nanometers, and a number of slits with a gap interval of about 10 nm are integrated into this, making it visible. It is described that an electric current flows by SPR in a wide frequency range covering the entire light, and an artificial magnetism can be expressed. Therefore, if a metamaterial in which such a fine metal integrated body is formed in a matrix is used, light can be bent freely and a negative refractive index can be realized.

ポリマーやガラスなどのマトリックス中に金属をナノレベルで含む複合材料を製造する一つの例として、PVDあるいはCVDなどにより製造された金属ナノ粒子を高分子溶液あるいは溶融高分子と混合する方法が知られている。しかしこの方法では、金属ナノ粒子がマトリックス内に分散される時に非可逆的な凝集物を形成し易く、得られたものは光散乱が生じるなど光学機能材料としては満足し難いものであった。   As one example of producing a composite material containing a metal at a nano level in a matrix such as polymer or glass, a method of mixing metal nanoparticles produced by PVD or CVD with a polymer solution or a molten polymer is known. ing. However, in this method, irreversible aggregates are easily formed when the metal nanoparticles are dispersed in the matrix, and the obtained product is not satisfactory as an optical functional material because light scattering occurs.

そこで特開2002−179931号公報には、AgBF4塩などの金属前駆体を高分子溶液中に溶解して分子レベルで分散させ、その後に光を照射して金属前駆体を還元することで、金属銀をナノレベルで高分子中に固定する方法が提案されている。この製造方法によれば、高分子マトリックス中に金属前駆体を凝集することなくナノレベルで分散させることができるため、還元後の金属も高分子マトリックス中にナノレベルで分散させることができる。 Therefore, in JP 2002-179931 A, a metal precursor such as AgBF 4 salt is dissolved in a polymer solution and dispersed at a molecular level, and then the metal precursor is reduced by irradiation with light, A method for fixing metallic silver in a polymer at a nano level has been proposed. According to this production method, since the metal precursor can be dispersed at the nano level without agglomerating in the polymer matrix, the metal after reduction can also be dispersed at the nano level in the polymer matrix.

しかしながらこの製造方法では、高分子マトリックス中に金属粒子が均一に分散した複合材料が得られるのみであり、高分子マトリックス中に金属粒子を規則的に配列させることはできない。したがって、メタマテリアルやフォトニッククリスタルなどの金属含有ナノ構造体としての利用分野が規制されるという不具合があった。   However, this production method only provides a composite material in which metal particles are uniformly dispersed in the polymer matrix, and the metal particles cannot be regularly arranged in the polymer matrix. Therefore, there has been a problem that the field of use as a metal-containing nanostructure such as metamaterials and photonic crystals is restricted.

一方、Macromolecules,2008,41(7),2577-2583には、ポリスチレンブロックとポリビニルピリジンブロックとからなるブロック共重合体中に、CdCl2をナノレベルで規則的に配置した金属含有ブロック共重合体が記載されている。その製造方法は、アニオン重合によって得られたブロック共重合体をテトラヒドロフラン/エタノール(8:2)の混合溶媒に溶解した溶液にCdCl2を混合し、それをフィルム状にキャストした後にアニールするものである。 On the other hand, in Macromolecules, 2008, 41 (7), 2577-2583, a metal-containing block copolymer in which CdCl 2 is regularly arranged at a nano level in a block copolymer composed of a polystyrene block and a polyvinylpyridine block. Is described. The manufacturing method is such that CdCl 2 is mixed with a solution obtained by dissolving a block copolymer obtained by anionic polymerization in a mixed solvent of tetrahydrofuran / ethanol (8: 2), cast into a film, and then annealed. is there.

この金属含有ブロック共重合体によれば、CdCl2がポリビニルピリジンブロックのピリジン単位に配位結合することでナノレベルで固定化されている。したがってCdCl2はブロック共重合体の内部にラメラ構造など規則的に配置されることとなり、光学機能材料としての利用分野が格段に拡がる。 According to this metal-containing block copolymer, CdCl 2 is immobilized at the nano level by coordinate bonding to the pyridine unit of the polyvinyl pyridine block. Therefore, CdCl 2 is regularly arranged inside the block copolymer, such as a lamella structure, and the field of use as an optical functional material is greatly expanded.

特開2002−179931号公報JP 2002-179931 A

Phys.Rev.Lett.95(2005)237401Phys. Rev. Lett. 95 (2005) 237401 Macromolecules,2008,41(7),2577-2583Macromolecules, 2008,41 (7), 2577-2583

ところが非特許文献2には、ポリビニルピリジンブロックのピリジン単位1モルに対して0.2モルを超えるCdCl2を混合した場合には、ブロック共重合体とは均一に配位結合せずに沈殿するCdCl2が存在したことが記載されている。すなわち、ピリジン単位1モルに対して0.2モル(4.4体積%)を超えるCdCl2をナノレベルで構造制御しながら複合化することは困難であった。したがって得られる金属含有ブロック共重合体は、金属含有量が低いがために光学特性その他物理特性などの向上には限界があり、利用分野の拡大にも限度があった。 However in the non-patent document 2, when mixed with CdCl 2 in excess of 0.2 mole with respect to pyridine units 1 mole of polyvinylpyridine block, it precipitates not uniformly coordinated to the block copolymer CdCl 2 Is described. That is, it was difficult to complex CdCl 2 exceeding 0.2 mol (4.4% by volume) with respect to 1 mol of pyridine unit while controlling the structure at the nano level. Therefore, since the metal-containing block copolymer obtained has a low metal content, there is a limit to the improvement of optical characteristics and other physical characteristics, and there is a limit to the expansion of the application field.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ブロック共重合体に多量の金属をナノレベルでかつ規則的に含有させることを解決すべき課題とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, and makes it the problem which should be solved to make a block copolymer contain a lot of metals regularly on a nano level.

上記課題を解決する本発明の金属含有ブロック共重合体の製造方法の特徴は、金属が配位結合可能なポリマーブロックA相と金属が配位結合しないポリマーブロックB相とを含むブロック共重合体と、当該金属の化合物である金属化合物と、をブロック共重合体及び金属化合物が溶解可能でありかつ当該金属が配位結合可能な溶媒に溶解した混合溶液を調製する溶解工程と、混合溶液から溶媒を除去する除去工程と、からなることにある。   A feature of the method for producing a metal-containing block copolymer of the present invention that solves the above problems is that a block copolymer comprising a polymer block A phase in which a metal can be coordinated and a polymer block B phase in which a metal is not coordinated And a metal compound that is a compound of the metal, a dissolution step of preparing a mixed solution in which the block copolymer and the metal compound can be dissolved and in which the metal can coordinately bond, and from the mixed solution And a removing step for removing the solvent.

混合溶液には、ポリマーブロックA相の配位結合可能な単位1モルに対して金属化合物が金属として 0.2モルを超え 2.0モル以下の量で含まれていることが望ましい。又は金属化合物が4.4体積%を超え33体積%以下の量で含まれていることが望ましい。   The mixed solution preferably contains a metal compound in an amount of more than 0.2 mol and not more than 2.0 mol as a metal with respect to 1 mol of the coordinate-bondable unit of the polymer block A phase. Alternatively, it is desirable that the metal compound is contained in an amount of more than 4.4% by volume and not more than 33% by volume.

溶解工程は、ブロック共重合体を溶媒に溶解した溶液と、金属化合物を溶媒に溶解した溶液とを混合して行うことが望ましい。また除去工程は、混合溶液から溶媒を10ml/秒以下の速度で除去することが望ましい。さらに、除去工程前に膜厚を調整する塗布工程、または、除去工程後に金属含有ブロック共重合体を加熱保持するアニール工程と金属含有ブロック共重合体を還元する還元工程の少なくともいずれかを行うことが望ましい。   The dissolving step is desirably performed by mixing a solution in which the block copolymer is dissolved in a solvent and a solution in which the metal compound is dissolved in the solvent. In the removing step, it is desirable to remove the solvent from the mixed solution at a rate of 10 ml / second or less. Further, at least one of an application step for adjusting the film thickness before the removal step, an annealing step for heating and holding the metal-containing block copolymer after the removal step, and a reduction step for reducing the metal-containing block copolymer is performed. Is desirable.

そして本発明の金属含有ブロック共重合体の特徴は、本発明の製造方法により製造された金属含有ブロック共重合体であって、金属が配位結合可能なポリマーブロックA相と当該金属が配位結合しないポリマーブロックB相とを含むブロック共重合体と、ブロック共重合体のポリマーブロックA相に選択的に配位結合してなる当該金属の化合物である金属化合物と、からなり、ポリマーブロックA相の配位結合可能な単位1モルに対して金属化合物が金属として 0.2モルを超え 2.0モル以下の量で、又は金属化合物として4.4体積%を超え33体積%以下の量で配位結合していることにある。   A feature of the metal-containing block copolymer of the present invention is a metal-containing block copolymer produced by the production method of the present invention, in which a metal block coordinated with a polymer block A phase and the metal are coordinated. A block copolymer including a polymer block B phase that is not bonded, and a metal compound that is a compound of the metal selectively bonded to the polymer block A phase of the block copolymer. The metal compound is coordinated and bonded in an amount of more than 0.2 mol and less than 2.0 mol as a metal, or more than 4.4 vol% and less than 33 vol% as a metal compound per 1 mol of phase-coordinating units. There is to be.

本発明の製造方法によれば、ブロック共重合体及び金属化合物が溶解可能でありかつ当該金属が配位結合可能な溶媒を用いている。したがって金属化合物は先ず溶媒分子と配位結合し溶媒和の状態となるため、溶解工程後の混合溶液中ではポリマーブロックA相と配位結合するのが規制されている。そのため金属化合物の量が多くても均一な混合溶液となり凝集や沈殿が生じない。   According to the production method of the present invention, a solvent in which the block copolymer and the metal compound can be dissolved and the metal can be coordinated is used. Accordingly, since the metal compound is first coordinated with the solvent molecule to be in a solvated state, the coordinated bond with the polymer block A phase is restricted in the mixed solution after the dissolution step. Therefore, even if the amount of the metal compound is large, a uniform mixed solution is obtained, and aggregation and precipitation do not occur.

その後除去工程を行うと、先ず混合溶液中の溶媒分子が離脱し、その後に金属化合物に配位結合している溶媒分子が離脱すると考えられる。この時、金属化合物から配位結合している溶媒分子の1個が離脱すると、その金属化合物はポリマーブロックA相と配位結合して固定化される。したがってポリマーブロックA相の配位結合可能な単位1モルに対して金属化合物が金属として1モル以下の場合には、金属化合物中の金属原子はそれぞれポリマーブロックA相の配位結合可能な単位と配位結合し、金属がナノメータ単位のサイズで含有されることとなる。   Thereafter, when the removal step is performed, it is considered that the solvent molecules in the mixed solution are released first, and then the solvent molecules coordinated to the metal compound are released. At this time, when one of the solvent molecules coordinated and bonded from the metal compound is released, the metal compound is coordinated and fixed to the polymer block A phase. Therefore, when the metal compound is 1 mol or less as a metal with respect to 1 mol of the unit capable of coordinate bonding of the polymer block A phase, the metal atom in the metal compound is respectively a unit capable of coordinate bonding of the polymer block A phase. Coordination bonds occur and the metal is contained in a nanometer size.

またポリマーブロックA相の配位結合可能な単位1モルに対して金属化合物が金属として1モルを超える場合には、過剰の金属化合物は静電相互作用によって既に配位結合している金属化合物に近接して保持されると考えられ、凝集や沈殿が生じることが無い。   In addition, when the metal compound exceeds 1 mol as a metal with respect to 1 mol of the coordination-bondable unit of the polymer block A phase, the excess metal compound is converted into a metal compound that is already coordinated by electrostatic interaction. It is considered that they are held close to each other, and no aggregation or precipitation occurs.

したがって金属化合物はポリマーブロックA相にのみ含まれ、ブロック共重合体はポリマーブロックA相とポリマーブロックB相とが規則的に配列したナノ相分離構造をなしているので、金属が規則的に配列したナノ相分離構造をなす金属含有ブロック共重合体が得られる。   Therefore, the metal compound is contained only in the polymer block A phase, and the block copolymer has a nanophase separation structure in which the polymer block A phase and the polymer block B phase are regularly arranged. A metal-containing block copolymer having a nanophase separation structure is obtained.

すなわち本発明の製造方法によれば、ブロック共重合体に多量の金属をナノレベルでかつ規則的に含有させることができる。したがって得られた本発明の金属含有ブロック共重合体は、ポリマーブロックA相の配位結合可能な単位1モルに対して金属化合物が金属として 0.2モルを超え 2.0モル以下の量で配位結合し、しかも金属化合物はポリマーブロックA相のみに含まれているので、金属がナノレベルでかつ規則的に含まれている。したがってメタマテリアルとしての利用分野が格段に拡がる。   That is, according to the production method of the present invention, a large amount of metal can be regularly contained in the block copolymer at a nano level. Therefore, in the obtained metal-containing block copolymer of the present invention, the metal compound is coordinated and bonded in an amount of more than 0.2 mol and not more than 2.0 mol as a metal with respect to 1 mol of the coordinate-bondable unit of the polymer block A phase. Moreover, since the metal compound is contained only in the polymer block A phase, the metal is regularly contained at the nano level. Therefore, the fields of use as metamaterials are greatly expanded.

本発明の一実施例において、金属塩が溶媒和した状態を示す化学式である。In one Example of this invention, it is a chemical formula which shows the state in which the metal salt was solvated. 本発明の一実施例における混合溶液の組成を示す化学式である。It is a chemical formula which shows the composition of the mixed solution in one Example of this invention. 本発明の一実施例における除去工程の途中の段階を示す化学式である。It is a chemical formula which shows the stage in the middle of the removal process in one Example of this invention. 本発明の一実施例で製造された金属含有ブロック共重合体を示す化学式である。1 is a chemical formula showing a metal-containing block copolymer produced in one example of the present invention. 本発明の一実施例においてブランクとして製造されたFeCl3を含有しないブロック共重合体の構造を示すTEM写真である。The structure of the block copolymer containing no FeCl 3 produced as a blank in one embodiment of the present invention is a TEM photograph showing. 本発明の一実施例で製造されたFeCl3を0.5モル(11.2体積%)含有する金属含有ブロック共重合体の構造を示すTEM写真である。Is a TEM photograph showing the structure of an embodiment of FeCl 3 0.5 mole (11.2 vol%) prepared in Example-containing metal-containing block copolymer of the present invention. 本発明の実施例2で製造されFeCl3を2.0モル(33体積%)含有する金属含有ブロック共重合体の構造を示すTEM写真である。Is a TEM photograph showing the structure of a FeCl 3 produced 2.0 mole (33% by volume) containing metal-containing block copolymer in Example 2 of the present invention. ブランクであるブロック共重合体と本発明の一実施例で製造された金属含有ブロック共重合体のDSCチャートである。It is a DSC chart of the block copolymer which is a blank, and the metal containing block copolymer manufactured by one Example of this invention. ブランクであるブロック共重合体と本発明の一実施例で製造された金属含有ブロック共重合体のFT−IRチャートである。It is a FT-IR chart of the block copolymer which is a blank, and the metal containing block copolymer manufactured by one Example of this invention. 本発明の製造方法における反応機構を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the reaction mechanism in the manufacturing method of this invention. 実施例1及び比較例における除去工程後の金属含有ブロック共重合体の状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of the metal containing block copolymer after the removal process in Example 1 and a comparative example.

本発明の製造方法に用いられるブロック共重合体は、金属が配位結合可能なポリマーブロックA相と当該金属が配位結合しないポリマーブロックB相とを含む。ポリマーブロックA相,B相以外の他のポリマーブロックを含んでもよい。このブロック共重合体は、段階的重合法、カップリング法、リビングアニオン重合、リビングカチオン重合、リビングラジカル重合(RAFT重合など)など、公知の重合法によって製造することができる。   The block copolymer used in the production method of the present invention includes a polymer block A phase in which a metal can be coordinated and a polymer block B phase in which the metal is not coordinated. Other polymer blocks other than the polymer block A phase and B phase may be included. This block copolymer can be produced by a known polymerization method such as stepwise polymerization method, coupling method, living anion polymerization, living cation polymerization, living radical polymerization (RAFT polymerization, etc.).

ここでRAFT重合とは、可逆的付加開裂連鎖移動(Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer)重合であり、可逆的付加開裂連鎖移動剤(Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer剤、以下、「RAFT剤」と略す。)を用いることを特徴とする重合方法である。RAFT剤としては、ジチオ安息香酸クミル、S-1-ドデシル-S'(a,a"-ジメチル-a"-酢酸)トリチオカーボネイト、ジチオ安息香酸2-シアノプロピ2-イルなどが挙げられる。   Here, the RAFT polymerization is a reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization, and is abbreviated as a “reversible addition-fragmentation chain transfer agent” (hereinafter referred to as “RAFT agent”). ) Is used for polymerization. Examples of the RAFT agent include cumyl dithiobenzoate, S-1-dodecyl-S '(a, a "-dimethyl-a" -acetic acid) trithiocarbonate, 2-cyanoprop-2-yl dithiobenzoate, and the like.

ポリマーブロックA相は金属が配位結合可能なポリマーであり、配位能を有する酸素原子や窒素原子を含むモノマーが重合したものが望ましい。例えばポリビニルピリジン、ポリビニルピロリドン、ポリビニルエーテル、ポリエチレングリコール、ポリプロピレンオキシド、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸エステル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルフェノール、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリオキシメチレンなどが例示される。   The polymer block A phase is a polymer in which a metal can be coordinated, and is preferably a polymer obtained by polymerizing a monomer containing an oxygen atom or a nitrogen atom having coordination ability. For example, polyvinyl pyridine, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl ether, polyethylene glycol, polypropylene oxide, polyacrylic acid, polyacrylic acid ester, polymethacrylic acid, polymethacrylic acid ester, polyvinyl acetate, polyvinylphenol, polyethylene terephthalate, polyamide, polyvinyl alcohol, polycarbonate And polyoxymethylene.

ポリマーブロックB相は当該金属が配位結合しないポリマーであり、ポリマーブロックA相とブロック化できるものであれば特に制限されない。例えばポリスチレン、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリジメチルシロキサン、ポリイソブチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアルケンなどが例示される。金属が配位結合することで金属含有ブロック共重合体の硬度が増大する場合には、ポリマーブロックB相には軟質のポリマーを用いることも好ましい。   The polymer block B phase is a polymer in which the metal does not coordinate bond, and is not particularly limited as long as it can be blocked with the polymer block A phase. For example, polystyrene, polyisoprene, polybutadiene, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, polydimethylsiloxane, polyisobutylene, polyethylene, polypropylene, polyalkene and the like are exemplified. When the hardness of the metal-containing block copolymer is increased due to the coordinate bond of the metal, it is also preferable to use a soft polymer for the polymer block B phase.

ポリマーブロックA相とポリマーブロックB相との構成比率、それぞれの分子量又はブロック共重合体の分子量は特に制限されないが、可視光を利用する光学機能材料として用いる場合には、ブロック共重合体の構造周期が100nm〜250nm(可視光波長の1/4〜1/3倍)程度とするのが好ましい。   The composition ratio of the polymer block A phase and the polymer block B phase, the molecular weight of each, or the molecular weight of the block copolymer is not particularly limited, but when used as an optical functional material utilizing visible light, the structure of the block copolymer The period is preferably about 100 nm to 250 nm (1/4 to 1/3 times the visible light wavelength).

本発明に用いられる金属は、少なくともポリマーブロックA相を構成する配位結合可能な単位に配位結合可能なものである。一般的に金属は電子が失われた酸化状態で存在しやすく、それは配位結合可能なものであるので、ほとんどの金属や合金あるいは金属間化合物を用いることができる。光学機能材料として用いる場合には、例えばCu、Ag、Auなどを含むことが好ましい。   The metal used in the present invention is capable of coordinating with at least a unit capable of coordinating bonding constituting the polymer block A phase. In general, a metal is likely to exist in an oxidized state in which electrons are lost, and since it can be coordinate-bonded, most metals, alloys, or intermetallic compounds can be used. When used as an optical functional material, it is preferable to contain Cu, Ag, Au, etc., for example.

金属化合物としては、当該金属のアセチルアセトン塩、臭化物、塩化物、ヨウ化物、酸化物、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、酢酸塩、リン酸塩、水素化物など、後述の溶媒に可溶のものが用いられる。金属化合物の混合量は、例えばFeCl3の場合には、ポリマーブロックA相の配位結合可能な単位1モルに対してFeとして 0.2モルを超え 2.0モル以下の範囲、体積分率としては4.8体積%〜33体積%であることが望ましい。なお臭化亜鉛(ZnBr2)の場合には、0.2〜2.0モルは4.5体積%〜32体積%に相当し、臭化銅(CuBr)の場合には、0.2〜2.0モルは2.6体積%〜21体積%に相当する。 Examples of the metal compound include acetylacetone salts, bromides, chlorides, iodides, oxides, nitrates, sulfates, carbonates, acetates, phosphates, and hydrides of the metals that are soluble in the solvent described below. Used. For example, in the case of FeCl 3 , the mixed amount of the metal compound is in the range of more than 0.2 mol and less than 2.0 mol as Fe with respect to 1 mol of the coordination-bondable unit of the polymer block A phase, and the volume fraction is 4.8 volumes. % To 33% by volume is desirable. In the case of zinc bromide (ZnBr 2 ), 0.2 to 2.0 mol corresponds to 4.5 vol% to 32 vol%, and in the case of copper bromide (CuBr), 0.2 to 2.0 mol is 2.6 vol% to 21 vol. Corresponds to volume%.

本発明に用いる溶媒は、ブロック共重合体及び金属化合物が溶解可能でありかつ当該金属が配位結合可能なものであって、除去工程で除去できるものであればよく、特には水、アルコール、ピリジン、ピロリドン、アミン類、アンモニア水などが例示される。これらの溶媒単品でもよいし、複数種の溶媒が混合された混合溶媒を用いてもよい。溶媒の混合量は、ブロック共重合体及び金属化合物が完全に溶解する量以上とする。   The solvent used in the present invention is not particularly limited as long as the block copolymer and the metal compound can be dissolved and the metal can be coordinated, and can be removed in the removing step, particularly water, alcohol, Examples include pyridine, pyrrolidone, amines, aqueous ammonia and the like. These solvents may be used alone, or a mixed solvent in which a plurality of solvents are mixed may be used. The mixing amount of the solvent is not less than the amount in which the block copolymer and the metal compound are completely dissolved.

溶解工程では、ブロック共重合体及び金属化合物が溶媒に溶解した混合溶液を調製する。このとき、金属化合物の金属が溶媒と配位結合するより先にポリマーブロックA相と配位結合すると、その金属が他のポリマーブロックA相とも配位結合して架橋状態となり、凝集が生じる場合がある。そこで、ブロック共重合体を溶媒に予め溶解した溶液と、金属化合物を溶媒に予め溶解した溶液とを混合することが望ましい。このようにすることで、金属化合物と溶媒とを確実に配位結合させることができ、凝集が生じるのを確実に防止することができる。   In the dissolution step, a mixed solution in which the block copolymer and the metal compound are dissolved in a solvent is prepared. At this time, when the metal of the metal compound is coordinated to the polymer block A phase before the metal is coordinated to the solvent, the metal is coordinated to the other polymer block A phase to be in a crosslinked state, resulting in aggregation There is. Therefore, it is desirable to mix a solution in which the block copolymer is previously dissolved in a solvent and a solution in which the metal compound is previously dissolved in a solvent. By doing in this way, a metal compound and a solvent can be coordinate-bonded reliably and it can prevent reliably that aggregation arises.

なお、金属がポリマーブロックA相に配位する速度と、金属が溶媒に配位する速度とが異なる場合には、溶媒に配位する速度がポリマーブロックA相に配位する速度より大きくなるように、溶媒又はポリマーブロックA相の種類を選択するのが望ましい。   In addition, when the speed at which the metal coordinates to the polymer block A phase is different from the speed at which the metal coordinates to the solvent, the speed at which the metal coordinates to the solvent is greater than the speed at which the metal coordinates to the polymer block A phase. In addition, it is desirable to select the type of solvent or polymer block A phase.

除去工程では、先ず混合溶液中の溶媒分子が離脱し、その後に金属化合物に配位結合している溶媒分子が離脱すると考えられる。この時、金属化合物から配位結合している溶媒分子の1個が離脱すると、その金属化合物はポリマーブロックA相と配位結合して固定化される。したがってポリマーブロックA相の配位結合可能な単位1モルに対して金属化合物が金属として1モル以下の場合には、金属化合物の金属原子はそれぞれポリマーブロックA相の配位結合可能な単位と配位結合し、金属がナノメータ単位のサイズで含有されることとなる。   In the removal step, it is considered that the solvent molecules in the mixed solution are first released, and then the solvent molecules coordinated to the metal compound are released. At this time, when one of the solvent molecules coordinated and bonded from the metal compound is released, the metal compound is coordinated and fixed to the polymer block A phase. Therefore, when the metal compound is less than 1 mole of the metal as a metal with respect to 1 mole of the unit capable of coordination bonding in the polymer block A phase, each metal atom of the metal compound is coordinated with the unit capable of coordination bonding in the polymer block A phase. Coordinated, and the metal will be contained in a nanometer size.

この除去工程は、混合溶液を加熱して溶媒を蒸発させる一般的な乾燥方法で行うことができる。また減圧雰囲気下で乾燥させることも好ましい。しかし除去工程を急激に行うと、溶媒和した金属化合物から溶媒が離脱する速度と混合溶液中の溶媒が蒸発する速度とが近くなり、ポリマーブロックA相が金属化合物によって架橋されて凝集する場合がある。したがって溶媒の除去速度はできるだけ小さくすることが望ましく、10ml/秒以下の速度で除去することが好ましい。   This removal step can be performed by a general drying method in which the mixed solution is heated to evaporate the solvent. It is also preferable to dry in a reduced pressure atmosphere. However, if the removal step is performed rapidly, the rate at which the solvent is released from the solvated metal compound and the rate at which the solvent in the mixed solution evaporate are close to each other, and the polymer block A phase may be crosslinked and aggregated by the metal compound. is there. Therefore, it is desirable to make the solvent removal rate as small as possible, and it is preferable to remove it at a rate of 10 ml / second or less.

得られた金属含有ブロック共重合体は、そのままでも構わないが、除去工程前に膜厚を調整する塗布工程、または、除去工程後に金属含有ブロック共重合体を加熱保持するアニール工程と金属含有ブロック共重合体を還元する還元工程との少なくともいずれかを行うことが望ましい。バーコーター、スピンコーターなどを用いて、適宜、混合溶液の濃度を調整して塗布工程を行うことにより膜厚を調整することができる。またアニール工程を行うことで、金属含有ブロック共重合体のナノ相分離構造をより均一化することができる。加熱温度は、金属を含まないポリマーブロックB相のガラス転移温度以上とすることが好ましい。また還元工程を行うことで、金属化合物を金属へ還元することができ利用分野の自由度がさらに高まる。   The obtained metal-containing block copolymer may be used as it is, but the coating step for adjusting the film thickness before the removing step, or the annealing step and the metal-containing block for heating and holding the metal-containing block copolymer after the removing step. It is desirable to perform at least one of a reduction process for reducing the copolymer. Using a bar coater, a spin coater or the like, the film thickness can be adjusted by appropriately adjusting the concentration of the mixed solution and performing the coating step. Moreover, the nanophase separation structure of the metal-containing block copolymer can be made more uniform by performing the annealing step. The heating temperature is preferably equal to or higher than the glass transition temperature of the polymer block B phase not containing metal. Further, by performing the reduction step, the metal compound can be reduced to metal, and the degree of freedom in the field of use is further increased.

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples.

<ブロック共重合体の調製>
スチレンモノマー中に[化1]に示すRAFT剤{S-1-ドデシル-S'(a,a"-ジメチル-a"-酢酸)トリチオカーボネイト}を溶解し、130℃で6時間かけて重合してポリスチレンブロックを合成した。次いで4-ビニルピリジンモノマ−を加えて70℃で1時間重合し、[化2]に示すブロック共重合体を合成した。
<Preparation of block copolymer>
The RAFT agent {S-1-dodecyl-S '(a, a "-dimethyl-a" -acetic acid) trithiocarbonate} shown in [Chemical Formula 1] is dissolved in styrene monomer and polymerized at 130 ° C for 6 hours. Thus, a polystyrene block was synthesized. Subsequently, 4-vinylpyridine monomer was added and polymerized at 70 ° C. for 1 hour to synthesize a block copolymer shown in [Chemical Formula 2].

このブロック共重合体は、ポリビニルピリジンブロック(以下、ポリマーブロックA相という)と、ポリスチレンブロック(以下、ポリマーブロックB相という)と、から構成されている。数平均分子量は48,000であり、分子量分布は1.30であり、ポリマーブロックA相の体積分率は0.60である。 This block copolymer is composed of a polyvinylpyridine block (hereinafter referred to as polymer block A phase) and a polystyrene block (hereinafter referred to as polymer block B phase). The number average molecular weight is 48,000, the molecular weight distribution is 1.30, and the volume fraction of the polymer block A phase is 0.60.

<溶解工程>
得られたブロック共重合体溶液にピリジンを追加し、ブロック共重合体の濃度が4質量%のポリマー溶液を調製した。また市販のFeCl3をピリジンに溶解し、FeCl3の濃度が2質量%の金属塩溶液を調製した。そしてポリマー溶液と金属塩溶液を体積比で1対1に混合し、混合溶液を調製した。混合溶液は、凝集や沈殿が生じることなく均一な溶液状態であった。
<Dissolution process>
Pyridine was added to the obtained block copolymer solution to prepare a polymer solution having a block copolymer concentration of 4% by mass. Commercially available FeCl 3 was dissolved in pyridine to prepare a metal salt solution having a FeCl 3 concentration of 2 mass%. Then, the polymer solution and the metal salt solution were mixed at a volume ratio of 1: 1 to prepare a mixed solution. The mixed solution was in a uniform solution state without causing aggregation or precipitation.

この混合溶液は、質量比でブロック共重合体:FeCl3=3:1であり、ポリマーブロックA相のピリジン単位1モルに対して0.5モルのFeCl3が含まれている。FeCl3の体積分率は11.2%である。 This mixed solution has a block copolymer: FeCl 3 = 3: 1 by mass ratio, and contains 0.5 mol of FeCl 3 with respect to 1 mol of pyridine units in the polymer block A phase. The volume fraction of FeCl 3 is 11.2%.

<除去工程>
混合溶液をテフロン(商標)製容器へ移し、50 ℃で36時間保持してピリジンを蒸発させた。蒸発速度は5μl/分である。この除去工程後のブロック共重合体フィルムは、図11に示すように凝集や分離の無い均一な茶色透明体であった。この除去工程では、以下のような反応が生じたと推察される。
<Removal process>
The mixed solution was transferred to a Teflon (trademark) container and kept at 50 ° C. for 36 hours to evaporate pyridine. The evaporation rate is 5 μl / min. The block copolymer film after the removal step was a uniform brown transparent body having no aggregation or separation as shown in FIG. In this removal step, it is assumed that the following reaction occurred.

FeCl3のピリジン溶液では、FeCl3はFe原子が3分子のピリジンと配位結合して図1に示す溶媒和状態となっている。これをポリマー溶液と混合しても、その状態は変化せず、図2に示すようにブロック共重合体1とFeCl3の溶媒和物2とがピリジン3中に溶解した状態である。 In the FeCl 3 pyridine solution, FeCl 3 is in the solvated state shown in FIG. Even if this is mixed with the polymer solution, the state does not change, and the block copolymer 1 and the solvate 2 of FeCl 3 are dissolved in pyridine 3 as shown in FIG.

FeCl3と配位結合しているピリジンは、溶媒のピリジンより蒸発しにくい。したがってこの溶液から徐々にピリジンを蒸発させると、先ず溶媒のピリジンが蒸発する。溶媒のピリジンが少なくなるとFeCl3の溶媒和物2に配位結合していたピリジンも蒸発する。しかし3個のピリジンのうち1個が離脱すると、図3に示すように、ピリジンが離脱したFe原子はブロック共重合体1におけるポリマーブロックA相のピリジン単位と配位結合する。その後、Feに配位結合していた残りのピリジンが離脱することで、図4に示すように凝集や分離の無い均一な金属含有ブロック共重合体が生成する。 Pyridine coordinated with FeCl 3 is less likely to evaporate than pyridine as a solvent. Therefore, when pyridine is gradually evaporated from this solution, the solvent pyridine first evaporates. When the amount of pyridine as a solvent decreases, pyridine coordinated to FeCl 3 solvate 2 also evaporates. However, when one of the three pyridines is released, the Fe atom from which the pyridine is released is coordinated with the pyridine unit of the polymer block A phase in the block copolymer 1, as shown in FIG. Thereafter, the remaining pyridine coordinated to Fe is released, so that a uniform metal-containing block copolymer having no aggregation or separation is generated as shown in FIG.

<アニール工程>
次いで160℃で60時間保持し、均一なフィルム状の金属含有ブロック共重合体を得た。
[ブランク]
実施例1で製造されたブロック共重合体にピリジンを追加し、ブロック共重合体の濃度が4質量%のポリマー溶液を調製した。このポリマー溶液のみをテフロン(商標)製容器へ移し、実施例1と同様にしてピリジンを蒸発させるとともにアニールし、ブランクとしてFeCl3を含まないブロック共重合体のフィルムを得た。
<Annealing process>
Subsequently, it was kept at 160 ° C. for 60 hours to obtain a uniform film-like metal-containing block copolymer.
[blank]
Pyridine was added to the block copolymer produced in Example 1 to prepare a polymer solution having a block copolymer concentration of 4% by mass. Only this polymer solution was transferred to a Teflon (trademark) container, and pyridine was evaporated and annealed in the same manner as in Example 1 to obtain a block copolymer film containing no FeCl 3 as a blank.

<TEM観察>
ブランクであるブロック共重合体のフィルムと、実施例1の金属含有ブロック共重合体のフィルムとを、加速電圧:100kVの条件にてTEM観察した。その結果を図5、図6に示す。なおブランクのブロック共重合体のフィルムは、沃素にて染色している。また図7に、後述の実施例2に係るFeCl3が2.0モル(33体積%)含まれた金属含有ブロック共重合体のフィルムのTEM写真を示す。
<TEM observation>
The blank block copolymer film and the metal-containing block copolymer film of Example 1 were observed by TEM under the condition of an acceleration voltage of 100 kV. The results are shown in FIGS. The blank block copolymer film is dyed with iodine. FIG. 7 shows a TEM photograph of a metal-containing block copolymer film containing 2.0 mol (33% by volume) of FeCl 3 according to Example 2 described later.

図5には、薄い灰色の海中に濃い灰色の部分が島状に存在し、濃い灰色の部分がシリンダ構造のナノ相分離構造をなしていることが示されている。一方、図6には、薄い灰色の部分と濃い灰色の部分が層状に形成されたラメラ構造のナノ相分離構造であることが示されている。また図7には、薄い灰色の部分がシリンダ構造のナノ相分離構造であることが示されている。   FIG. 5 shows that a dark gray portion exists in an island shape in a light gray sea, and the dark gray portion forms a nanophase separation structure of a cylinder structure. On the other hand, FIG. 6 shows a lamellar nanophase separation structure in which a light gray portion and a dark gray portion are formed in layers. FIG. 7 also shows that the light gray portion is a nanophase separation structure having a cylindrical structure.

すなわちFeCl3を含有することによって、さらにFeCl3の含有量が多くなるにつれて、図5、図6、図7へと変化するモルフォロジー転移が生じたことが観察された。なお図6及び図7に係る金属含有ブロック共重合体は、染色しなくともラメラ構造を明瞭に観察することができた。 That By containing FeCl 3, as further becomes large content of FeCl 3, 5, 6, morphology transition changes to 7 was observed to occur. The metal-containing block copolymer according to FIGS. 6 and 7 could clearly observe the lamella structure without being dyed.

<DSC測定>
ブランクであるブロック共重合体のフィルムと、実施例1の金属含有ブロック共重合体のフィルムとを、昇温速度:10℃/分、温度範囲:20〜250℃の条件にてDSC測定を行った。結果を図8に示す。図8において108〜109℃近傍の吸熱ピークはポリマーブロックB相に起因し、152℃近傍の吸熱ピークはポリマーブロックA相に起因している。金属含有ブロック共重合体からはポリマーブロックA相に起因する吸熱ピークが消失し、これはFe原子がポリマーブロックA相にのみ選択的に分散したことを示している。
<DSC measurement>
DSC measurement was performed on the blank block copolymer film and the metal-containing block copolymer film of Example 1 under the conditions of a temperature increase rate of 10 ° C./min and a temperature range of 20 to 250 ° C. It was. The results are shown in FIG. In FIG. 8, the endothermic peak near 108 to 109 ° C. is attributed to the polymer block B phase, and the endothermic peak near 152 ° C. is attributed to the polymer block A phase. The endothermic peak due to the polymer block A phase disappears from the metal-containing block copolymer, which indicates that Fe atoms are selectively dispersed only in the polymer block A phase.

<FT−IR測定>
ブランクであるブロック共重合体のフィルムと、実施例1の金属含有ブロック共重合体のフィルムとを、それぞれピリジンに溶解しKBr板にそれぞれ塗布して、120℃で真空乾燥した。これらを大気圧下、検出器:TGS、分解能:2cm-1の条件にてFT−IR測定を行った。結果を図9に示す。なお実施例1の金属含有ブロック共重合体のフィルムは、ピリジンに完全に溶解した。これはフィルム中に不可逆的な凝集物などが存在しないことを意味している。
<FT-IR measurement>
The blank block copolymer film and the metal-containing block copolymer film of Example 1 were each dissolved in pyridine, coated on a KBr plate, and vacuum-dried at 120 ° C. These were subjected to FT-IR measurement under atmospheric pressure, detector: TGS, resolution: 2 cm −1 . The results are shown in FIG. The film of the metal-containing block copolymer of Example 1 was completely dissolved in pyridine. This means that there are no irreversible aggregates in the film.

図9に示すように、金属含有ブロック共重合体には1613cm-1に吸収ピークが現れ、これはポリマーブロックA相のピリジン単位の不対電子にFeが配位結合していることを示している。 As shown in FIG. 9, the metal-containing block copolymer has an absorption peak at 1613 cm −1 , indicating that Fe is coordinated to the unpaired electron of the pyridine unit in the polymer block A phase. Yes.

<考察>
したがってFeCl3を含有することで、TEMにおいてモルフォロジー転移が生じたのが観察されたのは、図10に模式的に示すように、FeCl3のFe原子がポリマーブロックA相にのみ配位結合したことで、ポリマーブロックA相の体積が増加したことに起因すると考えられる。すなわちブランクのブロック共重合体1では、図5にも示したように、ポリマーブロックB相10の海の中にポリマーブロックA相11がシリンダ構造で存在している。そこへFeCl3が添加されると、Fe原子がポリマーブロックA相11に選択的に配位結合する。するとポリマーブロックA相11の体積が増加して、隣接するポリマーブロックA相11どうしが連結されることでラメラ構造となったと考えられる。
<Discussion>
Therefore, it was observed that morphological transition occurred in TEM by containing FeCl 3, as schematically shown in FIG. 10, the Fe atom of FeCl 3 was coordinated only to the polymer block A phase. This is considered to be due to the increase in the volume of the polymer block A phase. That is, in the blank block copolymer 1, the polymer block A phase 11 exists in a cylinder structure in the sea of the polymer block B phase 10 as shown in FIG. When FeCl 3 is added thereto, Fe atoms are selectively coordinated to the polymer block A phase 11. Then, it is considered that the volume of the polymer block A phase 11 is increased and the polymer block A phases 11 adjacent to each other are connected to form a lamellar structure.

なお小角X線散乱(SAXS)による構造観察でもラメラ構造が確認されたので、実施例1の金属含有ブロック共重合体はTEMの視野以外の部分も図6と同様のナノ相分離構造となっていることが明らかである。   In addition, since the lamellar structure was confirmed also by structural observation by small angle X-ray scattering (SAXS), the metal-containing block copolymer of Example 1 has a nanophase separation structure similar to that in FIG. It is clear that

すなわち実施例1で得られた金属含有ブロック共重合体は、ブロック共重合体のポリマーブロックA相のピリジン単位にFeCl3が選択的に配位結合してなり、ラメラ構造のナノ相分離構造をなしている。しかもポリマーブロックA相のピリジン単位1モルに対して、0.5モルという多量でFeCl3が含まれているにも関わらず、凝集や分離などの不具合なく均一な組成の金属含有ブロック共重合体であった。 That is, in the metal-containing block copolymer obtained in Example 1, FeCl 3 is selectively coordinated to the pyridine unit of the polymer block A phase of the block copolymer, and a nanophase separation structure having a lamellar structure is formed. There is no. Moreover, even though FeCl 3 is contained in a large amount of 0.5 mole per mole of pyridine unit in the polymer block A phase, it is a metal-containing block copolymer having a uniform composition without problems such as aggregation and separation. It was.

溶解工程において、ポリマー溶液と金属塩溶液との混合比を種々変化させたこと以外は実施例1と同様にして、ポリマーブロックA相のピリジン単位1モルに対してFeCl3を0.2〜2.0モル(4.8体積%〜33体積%)含有する金属含有ブロック共重合体をそれぞれ調製した。 In the dissolution step, FeCl 3 was added in an amount of 0.2 to 2.0 moles per mole of pyridine units in the polymer block A phase in the same manner as in Example 1 except that the mixing ratio of the polymer solution and the metal salt solution was variously changed. 4.8 vol% to 33 vol%) containing metal-containing block copolymers were prepared.

得られた金属含有ブロック共重合体を実施例1と同様にしてそれぞれTEM観察したところ、表1に示すナノ相分離構造が観察された。なお各実施例における混合溶液とフィルムは、実施例1と同様に凝集や分離の無い均一な組成であった。   When the obtained metal-containing block copolymer was observed by TEM in the same manner as in Example 1, the nanophase separation structures shown in Table 1 were observed. The mixed solution and film in each example had a uniform composition without aggregation and separation as in Example 1.

ポリマーブロックA相のシリンダ構造とは、図5及び図10にも示したように、ポリマーブロックB相の海の中にポリマーブロックA相が細長い円柱状で規則的に並んだ状態をいい、ポリマーブロックB相のシリンダ構造とは、図7にも示したように、ポリマーブロックA相の海の中にポリマーブロックB相が細長い円柱状で規則的に並んだ状態をいう。FeCl3のモル比が増大するにつれて、ポリマーブロックA相の体積が増大したため、シリンダ構造からラメラ構造へ転移し、さらにポリマーブロックB相のシリンダ構造へ転移していることがわかる。 As shown in FIGS. 5 and 10, the cylinder structure of the polymer block A phase means a state in which the polymer block A phase is regularly arranged in an elongated cylindrical shape in the sea of the polymer block B phase. As shown in FIG. 7, the cylinder structure of the block B phase refers to a state in which the polymer block B phase is regularly arranged in an elongated cylindrical shape in the sea of the polymer block A phase. It can be seen that as the molar ratio of FeCl 3 increases, the volume of the polymer block A phase increases, so that the transition from the cylinder structure to the lamellar structure and further to the cylinder structure of the polymer block B phase.

すなわち本発明の製造方法によれば、ポリマーブロックA相のピリジン単位1モルに対してFeCl3を 0.2モル(4.8体積%)を超える量で配位結合させることができ、FeCl3を2.0モル(33体積%)まで含有しても安定なナノ相分離構造を形成できることが明らかである。 That is, according to the production method of the present invention, the FeCl 3 against pyridine units 1 mole of the polymer block A phase can be coordinated in an amount greater than 0.2 mole (4.8 vol%), the FeCl 3 2.0 moles ( It is clear that a stable nanophase separation structure can be formed even if it is contained up to 33% by volume).

FeCl3に代えて、アセチルアセトンニッケル(II){Ni(acac)2}、臭化亜鉛{ZnBr2}、硝酸銀(I){AgNO3}、酸化鉄(III){Fe2O3}、臭化銅(I){CuBr}をそれぞれ用いたこと以外は、実施例1と同様(金属含有量0.5モル)にして、金属含有ブロック共重合体をそれぞれ製造した。 Instead of FeCl 3 , acetylacetone nickel (II) {Ni (acac) 2 }, zinc bromide {ZnBr 2 }, silver nitrate (I) {AgNO 3 }, iron oxide (III) {Fe 2 O 3 }, bromide A metal-containing block copolymer was produced in the same manner as in Example 1 (metal content 0.5 mol) except that copper (I) {CuBr} was used.

いずれの金属化合物でも均一なフィルムが得られ、それらをTEM観察したところ、図6と同様のラメラ構造が確認された。
[比較例]
ピリジンに代えてクロロホルムを用いたこと以外は実施例1と同様にして、ポリマー溶液と金属塩溶液とを調製した。そしてポリマー溶液と金属塩溶液とを混合したところ、凝集による沈殿及び分離が生じた。さらに実施例1と同様にしてクロロホルムを除去する除去工程を行ったが、図10に示すように不均一な塊状体となったため、その後の実験は取りやめた。
Uniform films were obtained with any of the metal compounds. When they were observed with a TEM, the same lamellar structure as in FIG. 6 was confirmed.
[Comparative example]
A polymer solution and a metal salt solution were prepared in the same manner as in Example 1 except that chloroform was used instead of pyridine. When the polymer solution and the metal salt solution were mixed, precipitation and separation due to aggregation occurred. Further, a removal step for removing chloroform was performed in the same manner as in Example 1. However, as shown in FIG. 10, a non-uniform lump was formed, and the subsequent experiment was canceled.

すなわちFe原子はクロロホルムと配位結合しないため、ポリマー溶液と金属塩溶液とを混合した瞬間にFe原子がポリマーブロックA相に配位結合し、FeCl3が他のポリマーブロックA相との間を架橋したため凝集が生じたと考えられる。 That is, since Fe atoms do not coordinate with chloroform, the Fe atoms coordinate to the polymer block A phase at the moment when the polymer solution and the metal salt solution are mixed, and FeCl 3 passes between the other polymer block A phases. Aggregation is considered to have occurred due to crosslinking.

本発明の金属含有ブロック共重合体は、表面増強ラマン散乱、表面増強赤外吸収、バイオセンサー、走査型近接場光学顕微鏡、導波路、表面プラズモン励起デバイス、エネルギー増強デバイス、光定法処理デバイス、光記録・再生デバイス、フォトニック結晶デバイスなどに利用できる他、そのままで、もしくは金属を還元させて、あるいは有機物を焼失させるなどして、各種テンプレートとしての利用も期待される。   The metal-containing block copolymer of the present invention includes surface enhanced Raman scattering, surface enhanced infrared absorption, biosensor, scanning near-field optical microscope, waveguide, surface plasmon excitation device, energy enhancement device, optical regular processing device, light In addition to being used for recording / reproducing devices, photonic crystal devices, etc., it is also expected to be used as various templates as they are, or by reducing metals or burning organic substances.

1:ブロック共重合体
10:ポリスチレンブロック相(ポリマーブロックB相)
11:ポリビニルピリジンブロック相(ポリマーブロックA相)
1: Block copolymer
10: Polystyrene block phase (polymer block B phase)
11: Polyvinylpyridine block phase (polymer block A phase)

Claims (7)

金属が配位結合可能なポリマーブロックA相と該金属が配位結合しないポリマーブロックB相とを含むブロック共重合体と、該金属の化合物である金属化合物と、を該ブロック共重合体及び該金属化合物が溶解可能でありかつ該金属が配位結合可能な溶媒に溶解した混合溶液を調製する溶解工程と、
該混合溶液から該溶媒を除去する除去工程と、からなることを特徴とする金属含有ブロック共重合体の製造方法。
A block copolymer comprising a polymer block A phase capable of coordinate bonding with a metal and a polymer block B phase to which the metal does not coordinate bond, and a metal compound which is a compound of the metal, the block copolymer and the block copolymer A dissolution step of preparing a mixed solution in which a metal compound can be dissolved and the metal can be coordinated;
A removal step of removing the solvent from the mixed solution, and a method for producing a metal-containing block copolymer.
前記混合溶液には、前記ポリマーブロックA相の配位結合可能な単位1モルに対して前記金属化合物が金属として 0.2モルを超え 2.0モル以下の量で含まれている請求項1に記載の金属含有ブロック共重合体の製造方法。   2. The metal according to claim 1, wherein the mixed solution contains the metal compound in an amount of more than 0.2 mol and not more than 2.0 mol as a metal with respect to 1 mol of the coordinate-bondable unit of the polymer block A phase. A method for producing a containing block copolymer. 前記溶解工程は、前記ブロック共重合体を前記溶媒に溶解した溶液と、前記金属化合物を前記溶媒に溶解した溶液とを混合して行う請求項1又は請求項2に記載の金属含有ブロック共重合体の製造方法。   The metal-containing block copolymer according to claim 1 or 2, wherein the dissolution step is performed by mixing a solution in which the block copolymer is dissolved in the solvent and a solution in which the metal compound is dissolved in the solvent. Manufacturing method of coalescence. 前記除去工程は前記混合溶液から前記溶媒を10ml/秒以下の速度で除去する請求項1〜3のいずれかに記載の金属含有ブロック共重合体の製造方法。   The method for producing a metal-containing block copolymer according to any one of claims 1 to 3, wherein the removing step removes the solvent from the mixed solution at a rate of 10 ml / second or less. 前記除去工程後に金属含有ブロック共重合体を加熱保持するアニール工程と金属含有ブロック共重合体を還元する還元工程との少なくとも一方をさらに行う請求項1〜4のいずれかに記載の金属含有ブロック共重合体の製造方法。   5. The metal-containing block copolymer according to claim 1, further comprising at least one of an annealing step for heating and holding the metal-containing block copolymer and a reduction step for reducing the metal-containing block copolymer after the removing step. A method for producing a polymer. 前記ポリマーブロックA相はピリジン環を含み、前記溶媒はピリジンを含む請求項1〜5のいずれかに記載の金属含有ブロック共重合体の製造方法。   The method for producing a metal-containing block copolymer according to any one of claims 1 to 5, wherein the polymer block A phase includes a pyridine ring, and the solvent includes pyridine. 請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法により製造された金属含有ブロック共重合体であって、
金属が配位結合可能なポリマーブロックA相と該金属が配位結合しないポリマーブロックB相とを含むブロック共重合体と、該ブロック共重合体の該ポリマーブロックA相に選択的に配位結合してなる該金属の化合物である金属化合物と、からなり、
該ポリマーブロックA相の配位結合可能な単位1モルに対して該金属化合物が金属として 0.2モルを超え 2.0モル以下の量で配位結合していることを特徴とする金属含有ブロック共重合体。
A metal-containing block copolymer produced by the production method according to claim 1,
A block copolymer comprising a polymer block A phase in which a metal can be coordinated and a polymer block B phase in which the metal is not coordinated; and a coordinate bond selectively to the polymer block A phase of the block copolymer A metal compound that is a compound of the metal
The metal-containing block copolymer wherein the metal compound is coordinated and bonded in an amount of more than 0.2 mol and not more than 2.0 mol as a metal with respect to 1 mol of the coordinate-bondable unit of the polymer block A phase. .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015518043A (en) * 2012-05-31 2015-06-25 エイジェンシー フォー サイエンス,テクノロジー アンド リサーチ Mixed multifunctional metal affinity surface reduces aggregate content in protein formulations

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JP2015518043A (en) * 2012-05-31 2015-06-25 エイジェンシー フォー サイエンス,テクノロジー アンド リサーチ Mixed multifunctional metal affinity surface reduces aggregate content in protein formulations

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