自動化されたブロック共重合体連続フロー合成装置

科学分野:

• 高分子化学
• 材料科学
• 化学工学

背景:

• ジブロック共重合体（BCP）の合成は、先端材料にとって重要です。
• 現在の方法は、自動化とリアルタイムモニタリングが不足していることが多いです。
• 多様なBCP特性を探索するには、ハイスループット合成が必要です。

研究 の 目的:

• BCP合成のための完全に自動化された連続フロー合成装置を開発すること。
• 正確なモノマー転化率モニタリングと反応の自己最適化のためにインラインFTIRを実装すること。
• 可逆的付加-断片化連鎖移動（RAFT）重合を使用して、多様なBCP材料ライブラリを作成すること。

主な方法:

• フロー化学、自動化、機械学習を統合した連続フロー合成装置の構築。
• リアルタイムモノマー転化率決定のためのインラインFTIR法（誤差≤2%）の開発。
• 様々なアクリレートおよびアクリルアミドを用いた100°CでのRAFT重合の利用。

主要な成果:

• 親水性と分子量（1800–14,700 g mol⁻¹）が異なる95個のジブロック共重合体の合成に成功しました。
• インラインFTIRによる正確なモノマー転化率モニタリングを実証し、フィードバック制御を可能にしました。
• 人間の介入を最小限に抑え、高スループットでBCP材料ライブラリを生成しました。

結論:

• 自動化されたフロー合成装置は、BCP合成と材料ライブラリ生成のための効率的なプラットフォームを提供します。
• インラインFTIR分光法は、リアルタイム反応モニタリングと最適化のための信頼できる方法を提供します。
• このアプローチは、新規ジブロック共重合体材料の発見と開発を加速します。