新規逆加硫法による高屈折率・近赤外透過性ポリマーの創製とフォトニクスへの応用

科学分野:

• 高分子化学
• 材料科学
• ナノフォトニクス

背景:

• 元素硫黄は、用途が限られている豊富な工業副産物です。
• 逆加硫（IV）は、硫黄を重合するための持続可能なルートを提供します。
• 高度なアプリケーションには、調整された光学特性を持つ新規硫黄含有ポリマーの開発が不可欠です。

研究 の 目的:

• 高屈折率および近赤外線（NIR）透過性を有する新規逆加硫ポリマー（IVP）を合成すること。
• IVプロセス用の新規架橋コモノマーを探索すること。
• ナノフォトニクス用途に合成したIVPの構造-特性相関を調査すること。

主な方法:

• 元素硫黄と芳香族コモノマーを利用した逆加硫（IV）プロセス。
• 鈴木・宮浦カップリングによる新規ジイソプロペニル芳香族架橋剤（DIF、DIDBT）の合成。
• ポリマーの光学特性、熱挙動（Tg）、および成膜性の特性評価。
• オールポリマー分布型ブラッグ反射鏡（DBR）およびインプリント光学部品の製造。

主要な成果:

• 高屈折率・近赤外線透過性を有する高硫黄含有量（50-60 wt%）IVPを達成しました。
• 新規ジイソプロペニル芳香族コモノマー（DIF、DIDBT）を合成し、利用しました。
• 架橋密度とガラス転移温度の明確な相関関係を実証しました。
• 合成したIVPを用いて、DBRやインプリント構造などの機能性光学部品を製造しました。

結論:

• 逆加硫は、硫黄を高性能ポリマーにアップサイクルするための、グリーンで効率的かつスケーラブルな方法です。
• 開発したIVPは、ナノフォトニクスにとって望ましい光学特性と熱特性を備えています。
• これらの新規材料は、高度な光学デバイスおよびアプリケーションに大きな可能性を秘めています。