准教授 Spring Andrew
Spring Research Group (from 2020)
Department of Molecular and Material Sciences (MMS) Kyushu University, Japan
物質理工学専攻
九州大学大学院総合理工学府
Well-controlled living polymerization mechanisms allow a fine tuning of bulk polymer properties to suit a range of high-tech engineering applications. Ring Opening Metathesis Polymerization (ROMP) is one of the most versatile and interesting of these techniques. The key requirement is that monomers must be cyclic alkenes which exhibit a large degree of ring strain. Typically, Grubbs catalysts are utilized to afford the narrow dispersity homopolymers, random copolymers, block copolymers and other more complex macromolecules.
高度に制御されたリビング重合を用いると、様々な先端技術への利用に適したバルクポリマーの機能を精密にコントロールすることが可能になります。中でも開環メタセシス重合（ROMP）は、大きな環ひずみを有する環状アルケンをモノマーとして用い、用途が広い重合技術の一つとして注目を集めています。
当研究室では主にグラブス触媒を用いた開環メタセシス重合による分子量のそろった様々なポリマー（ホモ重合体、ランダム重合体、ブロック共重合体）や複雑な高分子化合物の合成、及びその応用に関する研究をおこなっています。
Electro-optic Polymers
電気光学（EO）ポリマーの開発
(Currently Suspended)
Electro-optic (EO) modulators are essential for electrical to optical transitions and high-speed optical interconnects. EO polymers have been used to fabricate modulators on silicon-on-insulator substrates. Optimization of the EO polymer structure is necessary to further reduce the driving voltage, power consumption and optic loss. ROMP has successfully been used to prepare well-controlled EO polymers. The ROMP monomers must exhibit high ring strain and ease of functionalization to include active substituents, while polymers must display excellent solubility allowing them to be spin coated giving films which are flat and homogeneous.
電気光学（EO）モジュレーターは光学遷移や高速光通信などの機器に不可欠な装置です。EOポリマーはシリコン・オン・インシュレーター基盤の上にモジュレーターを構築するために用いられていますが、そのポリマー構造の最適化は、駆動電圧、消費電圧、光の損失などのさらなる低減のために必要不可欠なものとなっています。
開環メタセシス重合（ROMP）は高度に制御されたEOポリマーの合成に用いられています。モノマーとしては大きな環ひずみを有し、また活性な置換基を導入するために容易に官能基化されるものが使用されます。またスピンコート法によって均一・均質のフィルムが作成できるように、得られたポリマーは高い溶解性を示すことが求められます。
Conjugated Polymers
新規共役系ポリマーの合成と有機エレクトロニクス材料への展開
Conjugated Polymers can be deposited from solution on a range of substrates at low temperatures such as paper or plastic to suit the desired application via well established methods such as spin coating, dip coating, ink jet printing, micro stamping and low resolution patterning. The initial research into conjugated electroluminescent materials was one of the major scientific discoveries of the last four decades and since then scientists have been able to optimise important physical properties such as the colour and efficiency of emission, charge mobility and light harvesting by chemically altering the structures. This advancement has led to the fabrication of a wide variety of organic based electronic devices such as OLEDs, OPVs, OFETs and flexible circuits.
共役ポリマーは、その溶液を紙やプラスチックのような様々な材料に対し、低温でのスピンコーティング、インクジェット印刷、マイクロスタンピング、低解像度パターンニングなどで塗布・整形することで用途に適した形にすることができます。
共役ポリマーの電界発光材料に関する初期の研究は最近40年間の大きな科学的発見の一つでした。その後、多くの科学者がその構造を化学的に改良することで、発色、発光効率、電荷移動度、集光性などの重要な物理的性質の最適化に取り組んできました。この発展により有機化合物を基盤とした様々な電子デバイス、例えば有機発光ダイオード（OLED）、有機薄膜型太陽電池（OPV）、有機電解効果トランジスタ（OFET）、可撓性電子回路などが開発されることになりました。
Carbon Nanotube Inks
カーボンナノチューブインク
(Currently Suspended)
The high electrical conductivity, wide spectral range of transparency, nano-porosity, and flexibility render carbon nanotube (CNT) thin films (10−100 nm) attractive as surrogates of semiconducting oxides for electrode fabrication. For practical use in applications, solution processability is desirable as this is amenable to the plastic substrates required for roll-to-roll printing. The avoidance of high vacuum systems furthermore reduces costs significantly. Key requirements for the preparation of high quality CNT films is that stable inks must be formulated with a high degree of nanotube dispersion, the CNTs themselves must be of high quality, and the dispersion aids should be easily removed after coating.
10−100 nmの厚さを持つカーボンナノチューブ（CNT）薄膜は、その高い電気伝導性、幅広いスペクトル領域での光透過性、ナノ多孔性、柔軟性などの特徴により、電極を構築する酸化物半導体の代替として興味が持たれています。実用的な利用展開には、プラスチック材料へのロール・ツー・ロール方式でのプリントが可能なように溶液で処理・加工ができることが求められます。さらにこの方式は高真空装置の使用が避けられるため、大きなコストの削減につながります。高品質のCNT膜を作るためには、高度にナノチューブを分散させた安定なインクを考案すること、CNT自身が高品質であること、またコーティング作業後に分散補助剤が容易に取り除かれることが必要となります。
