Last Modified2017/02/01

Name

SUGA, Takeo

Official Title

Assistant Professor

AffiliationFaculty of Science and Engineering

(School of Advanced Science and Engineering)

Contact Information

Mail Address

Mail Address
takeosuga@waseda.jp
Mail Address(Others)
takeosuga@toki.waseda.jp

Address・Phone Number・Fax Number

Address
Bldg 65-208B, 3-4-1, Okubo, Shinjuku-ku, Tokyo, Japan
Fax Number
+81-3-3209-5522

URL

Web Page URL

http://www.waseda-applchem.jp/jp/lab/lab022.html?m=la

http://www.appchem.waseda.ac.jp/~polymer/member.html

Grant-in-aids for Scientific Researcher Number
10409659

Sub-affiliation

Sub-affiliation

Faculty of Science and Engineering(Graduate School of Advanced Science and Engineering)

Educational background・Degree

Educational background

1999/04 -2003/03 Waseda Univeristy Faculty of Science and Engineering Applied Chemistry
2003/04 -2004/03 Waseda University Graduate School, Division of Science and Engineering Applied Chemistry
2004/04 -2007/03 Waseda University Graduate School, Division of Science and Engineering Applied Chemistry

Degree

Doctor of Engineering Coursework Waseda University Polymer chemistry

Career

2005/04-2007/03Waseda UniversityDepartment of Applied ChemistryResearch Associate
2007/04-2008/08Waseda UniversityDepartment of ChemistryPost-doctoral fellow
2008/09-2009/08Waseda UniversityGraduate School of Advanced Science and EngineeringResearch Associate
2009/09-2010/03Waseda UniversityGraduate School of Advanced Science and EngineeringJunior Researcher
2010/04-2012/03Waseda UniversityResearch Institute for Science and EngineeringResearch Assistant Professor
2012/04-2016/03Waseda UniversityWaseda Institute for Advanced StudyAssistant Professor
2016/04-Waseda UniversityDepartment of Applied ChemistryAssistant Professor, tenured

Academic Society Joined

The Society of Polymer Science of Japan

The Chemical Society of Japan

The Electrochemical Society of Japan

American Chemical Society

ACS, POLY Division

ACS, PMSE Division

RadTech Japan

Research Group on Supramolecular Polymers, SPSJ

Research Group on Inorganic Polymers, SPSJ

OfficerCareer(Outside the campus)

2006/03-Tokyo Young Polymer Scientists
2016/11-The Society of Polymer Science, Japan (SPSJ)
2017/01-RadTech Japan
2017/05-The Society of Polymer Science, Japan (SPSJ)

Award

Lecture Award” in 1st Young Scientists’ Symposium on New Polymeric Materials Based on Element-Blocks

2013/10

Award for Encouragement of Research in Polymer Science

2013/05

IUPAC Macro2012 Lecture Award from ACS, PMSE

2012/06

JSPS Travel Award for International Symposium

2009/06

FAPS 1st Polymer Congress, Young Scientists Poster Award

2009/10

Gordon Research Seminar (Polymers), One of Top 2 Oral Presentations

2009/06

Mizuno Award (Waseda Univ.)

2007/03

3rd IUPAC MAM-06 Poster Prize

2006/06

WISE Fellowship (Waseda Univ.)

2004/04

Interview Guide

Research Field
Polymer Chemistry

Others Basic Information

Patentsr1. T. Suga, H. Nishide, B. Winther-Jensen, “Conducting polymer/redox polymer blends via in-situ oxidative polymerization”, PCT Int. Appl. (2012), WO 2012121417 A1 20120913 2. W. H. Heath, T. Suga, S. M. June, T. E. Long, “High-Performance Photo-reversible Structural Adhesives for Electronics Fabrication” US Patent 出願済, 2009.4. 3. H. Nishiide, Y. Morioka, N. Fujimoto, T. Suga, S. Iwasa, Y. Kanehara, "Polyradical compounds, electrode active materials therefrom, and secondary lithium ion batteries therewith." Jpn. Kokai Tokkyo Koho (2008), 19pp. JP2008280401 4. H. Nishide, S. Iwasa, N. Fujimoto, T. Suga, K. Nakahara, Y. Kanehara, "Polyradical compounds and secondary lithium batteries therewith." Jpn. Kokai Tokkyo Koho (2008), 22pp. JP2008280400 5. H. Nishide, T. Suga, K. Tada, "Active mass layers for secondary batteries, and method and coating solutions for forming the layers." Jpn. Kokai Tokkyo Koho (2007), 19pp. JP 2007184227. 6. H. Nishide, T. Suga, K. Tada, "Crosslinked norbornene copolymers and their manufacture. Jpn. Kokai Tokkyo Koho (2007), 15pp. JP2007070384. 7. H. Nishiide, T. Suga, S. Iwasa, "Electrode active materials containing polyradical cyclic nitrone polymers for lithium secondary batteries." Jpn. Kokai Tokkyo Koho (2006), 24 pp. JP2006073240.

Research Field

Keywords

Polymer Synthesis, Functional Polymer, Organic Electronic Device

Grants-in-Aid for Scientific Research classification

Chemistry / Applied chemistry / Polymer chemistry

Cooperative Research Theme Desire

Functional Polymer Coating

Institution:Cooperative research with other research organization including private (industrial) sectors

Purpose:Sponsord research、Collaboration research

Radical Polymer

Institution:Cooperative research with other research organization including private (industrial) sectors

Purpose:Sponsord research、Collaboration research

Research interests Career

2014-2015Photo-driven controlled radical polymerization for Functional Photo-cured Coatings

Current Research Theme Keywords:Controlled radical polymerization, photo-curing, microphase-separation

Individual research allowance

2013-Element-Block Conjugated Polymers via Vapor-phase Polymerization

Current Research Theme Keywords:Vapor-phase polymerization, Element-block, conjugated polymers

Individual research allowance

2011-2013Self-Assembled, Radical/Ion-Containing Block Copolymers for Organic Devices

Current Research Theme Keywords:Functional polymers, Micro-phase separation, Redox, Self-Assembly

Individual research allowance

2009-2010Radical-Containing Block Copolymers for Organic Thin Film Devices

Current Research Theme Keywords:Radical, Block copolymers, Controlled polymerization, Microphase-separation, Charge-storage, Organic nonvolatile memory

Individual research allowance

2006-2007Creation of Functional Polymers Based on Novel Molecular Structures

Current Research Theme Keywords:Radical polymers, Controlled Radical Polymerization, Block copolymer, Electrospinning

International Cooperative Research

2005-2006Redox-Active Radical Polymers: Synthesis and Application as an Organic-Derived Secondary Battery

Current Research Theme Keywords:Radical polymer, Secondary battery, Electrode-active material, redox

Cooperative Research within institute

Paper

Ionic Liquid-Triggered Redox Molecule Placement in Block Copolymer Nanotemplates toward an Organic Resistive Memory

T. Suga*, K. Aoki, H. Nishide*

ACS Macro Lett. 4p.892 - 8962015/08-

DOI

Visualization of Oxygen Partial Pressure and Numerical Simulation of a Running Polymer Electrolyte Fuel Cell with Straight Flow Channels to Elucidate Reaction Distributions

K. Nagase, H. Motegi, M. Yoneda, Y. Nagumo, T. Suga, M. Uchida, J. Inukai, H. Nishide, and M. Watanabe

ChemElectroChem 2015-

DOI

Phenothiazine-functionalized redox polymers for a new cathode-active material

A. A. Golriz, T. Suga, H. Nishide, R. Berger, J. S. Gutmann

RSC Advances 5p.22947 - 229502015-

Topochemical conversion of a dense metal-organic framework from a crystalline insulator to an amorphous semiconductor

S. Tominaka, H. Hamoudi, T. Suga, T. D. Bennett, A. B. Cairns, A. K. Cheetham

Chemical Science 6p.1465 - 14732015-

Real-time visualization of oxygen partial pressures in straight channels of running polymer electrolyte fuel cell with water plugging

K. Nagase, T. Suga, Y. Nagumo, M. Uchida, J. Inukai, H. Nishide, M. Watanabe

J. Power Sources 273p.873 - 8772015-

Oxygen partial pressures on gas-diffusion layer surface and gas-flow channel wall in polymer electrolyte fuel cell during power generation studied by visualization technique combined with numerical simulation

Y, Ishigami, W. Waskitoaji, M. Yoneda, K. Takada, T. Hyakutake, T. Suga, M. Uchida, Y. Nagumo, J. Inukai, H. Nishide, M. Watanabe

J. Power Sources 269p.556 - 5642014-

Synthesis of Pendant Radical- and Ion-Containing Block Copolymers via Ring-Opening Metathesis Polymerization for Organic Resistive Memory

Suga, Takeo;Sakata, Miki;Aoki, Kohei;Nishide, Hiroyuki

ACS MACRO LETTERS 3(8) p.703 - 7072014-2014

DOIWoS

Detail

ISSN:2161-1653

Photoactive polyesters containing o-nitro benzyl ester functionality for photodeactivatable adhesion

S. M. June, T. Suga, W. H. Heath, Q. Lin, R. Puligadda, L. Yan, D. Dillard, T. E. Long

J. Adhesion 89p.5482013-

Real-Time Visualization of CO2 Generated by Corrosion of the Carbon Support in a PEFC Cathode

Ishigami, Yuta;Maeda, Itsumi;Takada, Kenji;Hyakutake, Tsuyoshi;Suga, Takeo;Inukai, Junji;Uchida, Makoto;Nagumo, Yuzo;Nishide, Hiroyuki;Watanabe, Masahiro

ELECTROCHEMICAL AND SOLID STATE LETTERS 15(4) p.B51 - B532012-2012

DOIWoS

Detail

ISSN:1099-0062

Redox-Active Radical Polymers for a Totally Organic Rechargeable Battery

Takeo Suga, Hiroyuki Nishide

ACS Symp Series 1096p.45 - 532012-

Electrospinning of radical polymers: redox-active fibrous membrane formation

Suga, Takeo;Hunley, Matthew T.;Long, Timothy E.;Nishide, Hiroyuki

POLYMER JOURNAL 44(3) p.264 - 2682012-2012

DOIWoS

Detail

ISSN:0032-3896

Morphology-Driven Modulation of Charge Transport in Radical/Ion-Containing, Self-Assembled Block Copolymer Platform

Takeo Suga, Shunya Takeuchi, and Hiroyuki Nishide

Advanced Materials 23p.5545 - 55492011/12-2011/12

P- and N-Type Bipolar Redox-Active Radical Polymer toward a Totally Organic Polymer-Based Rechargeable Devices with Variable Configuration

T. Suga, S. Sugita, H. Ohshiro, K. Oyaizu, H. Nishide

Advanced Materials 23p.751 - 7542011-2011

Synthesis and Charge Transport Properties of Redox-active Polyethers with Large Site Density

K. Oyaizu, T. Kawamoto, T. Suga, H. Nishide

Macromolecules 43p.10382 - 103892010-2010

Photo-reactive Polyimides and Poly(siloxane imide)s as Reversible Polymeric Interfaces

S. M. June, T. Suga, W. H. Heath, R. Puligadda, Q. Lin, T. E. Long

J. Adhesion 86p.1012 - 10282010-2010

Synthesis of Poly(oxoammonium salt)s and Their Electrical Properties in the Organic Thin Film Device

Takeo Suga, Shunya Takeuchi, Takanori Ozaki, Miki Sakata, Kenichi Oyaizu, and Hiroyuki Nishide

Chemitry Letters 38(12) p.1160 - 11612009/12-2009/12

有機ラジカル電池: フレキシブル全有機蓄電デバイスへ向けて

須賀健雄、西出宏之

月刊 機能材料 29(10) p.36 - 422009/10-

Redox-Active Nitroxide Radical Polymers: From Green Catalysts to Energy Storage Devices

Wihatmoko Waskitoaji, Takeo Suga, Hiroyuki Nishide

American Institute of Physics Conf. Proc. 1169p.13 - 182009/09-

2-Nitro-p-xylene glycol as a functional monomer for photoreleasable adhesion.

S. M. June, T. Suga, W. H. Heath, Q. Lin, R. Puligadda, T. E. Long

Polymer Preprints 2009/08-2009/08

Photoactive poly(siloxane imides) as high performance structural adhesives with tailorable interfacial strength. June, Stephen M.; Suga, Takeo; Heath, William H.; Lin, Qin; Puligadda, Rama; Long, Timothy E.

S. M. June, T. Suga, W. H. Heath, Q. Lin, R. Puligadda, T. E. Long

Polymer Preprints 2009/08-2009/08

Emerging N-Type Redox-Active Radical Polymer for a Totally Organic Polymer-Based Rechargeable Battery

T. Suga, H. Ohshiro, S. Sugita, K. Oyaizu, H. Nishide

Advanced Materials 21(16) p.1627 - 1630

DOI

Synthesis of Diazocine-Containing Poly(arylene ether sulfone)s for Tailored Mechanical and Electrochemical Performance

T. Suga, S. Wi, T. E. Long

Macromolecules 42(5) p.1526 - 1532

DOI

Synthesis and Characterization of Radical-Bearing Polyethers as an Electrode-Active Material for Organic Radical Batteries

Kenichi Oyaizu, Takeo Suga, Kentaro Yoshimura, Hiroyuki Nishide

Macromolecules 41p.6646 - 66522008-

Block copolymers containing stable free radicals: synthesis and magnetic force microscopic morphological investigations.

T. Suga, B. D. Mather, H. Nishide, T. E. Long

Polymer Preprints (American Chemical Society) 49(1) p.304 - 3052008/04-2008/04

Synthesis of diazocine-containing polysulfones and their mechanical and electrochemical properties. 49(1), 388-389, (2008).

T. Suga, T. E. Long

Polymer Preprints (American Chemical Society) 49(1) p.388 - 3892008/04-2008/04

Synthesis of photosensitive poly(arylene imide sulfone)s

T. Suga, T. E. Long

Polymer Preprints (American Chemical Society) 49(1) p.622 - 6232008/04-2008/04

Cathode- and Anode-Active Poly(nitroxylstyrene)s for Rechargeable Batteries: P and N-Type Redox Switching via Substituent Effects”, 40, 3167.

Takeo Suga, Yong-Jin Pu, Shinji Kasatori, Hiroyuki Nishide

Macromolecules 40p.31672007-

Photo-Crosslinked Nitroxide Polymer Cathode Leading to an Organic-Based Paper Battery

Takeo Suga, Hiroaki, Konishi, Hiroyuki Nishide

Chemical Communications p.1730 - 17322007-

Nitroxide-Substituted Polyether as a New Material for Batteries

Takeo Suga, Kentaro Yoshimura, Hiroyuki Nishide

Macromolecular Symposia 245-246p.4162006-

「有機ラジカル電池: 主鎖分子設計と電荷輸送」

須賀 健雄、西出 宏之

超分子研究会アニュアルレビュー 27p.12 - 132006-

Organic radical battery

H. Nishide T. Suga

Electrochemical Society Interface (Featured as Cover Picture) 14(4) p.32 - 362005-

Electron-Transfer Kinetics of Nitroxide Radicals as an Electrode-Active Material

T. Suga, Y.-J. Pu, K. Oyaizu, H. Nishide

Bull. Chem. Soc. Jpn 77p.2203 - 22042004-

"Organic Radical Battery: Nitroxide Polymers as a Cathode-Active Material"

H. Nishide, S. Iwasa, Y.-J. Pu, T. Suga, K. Nakahara, M. Satoh

Electrochim. Acta 50p.827 - 8312004-

Morphology-driven modulation of charge transport in radical/ion-containing, self-assembled block copolymer platform.

Morphology-driven modulation of charge transport in radical/ion-containing, self-assembled block copolymer platform. 23(46) 2011-2011

DOI

Detail

ISSN:1521-4095

Outline::A TEMPO-substituted ionic liquid was selectively incorporated into well-defined, self-assembled block copolymer templates, which served as an active layer for organic nonvolatile memory. Phase structures (sphere, cylinder, and lamellae) and their orientation modulated the resistive switching behavior, which demonstrated the unprecedented, morphology-driven charge transport in the organic electronic devices.

Visualization of Oxygen Partial Pressure at Gas Diffusion Layer inside Polymer Electrolyte Fuel Cell during Cold Startup

Nagase Katsuya;Uchida Makoto;Nagumo Yuzo;Suga Takeo;Inukai Junji;Nishide Hiroyuki;Watanabe Masahiro

Abstract of annual meeting of the Surface Science of Japan 36(0) 2016-2016

CiNii

"Click" Incorporation of Radical/Ionic Sites into a Reactive Block Copolymer: A Facile and On-Demand Domain Functionalization Approach toward Organic Resistive Memory

Suga, Takeo; Aoki, Kohei; Yashiro, Toshiaki; Nishide, Hiroyuki

Macromolecular Rapid Communications 37(1) p.53 - 592016/01-2016/01

DOIScopus

Detail

ISSN:10221336

Outline:© 2015 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.Reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization yields reactive block copolymers bearing the pentafluorophenyl ester (PFPA) group, and subsequent Click amidation using 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl- and imidazolium-functionalized primary amines produces the corresponding functional block copolymers, leading to installation of statistical radical- and ionic sites into the PFPA segment. The monolayered thin film devices fabricated using the obtained block copolymers exhibit repeatable switching of electric conductivity (on/off ratio > 103) under a bias voltage, which reveals that the coexistence of radicals and ions in the same spherical domain of the copolymer layer is a prerequisite for repeatable switching memory.

Unraveling Inter- and Intrachain Electronics in Polythiophene Assemblies Mediated by Coordination Nanospaces

MacLean, Michael W A; Kitao, Takashi; Suga, Takeo; Mizuno, Motohiro; Seki, Shu; Uemura, Takashi; Uemura, Takashi; Kitagawa, Susumu; Kitagawa, Susumu

Angewandte Chemie - International Edition 55(2) p.708 - 7132016/01-2016/01

DOIScopus

Detail

ISSN:14337851

Outline:© 2016 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA.Strong interchain interactions render unsubstituted polythiophene un-fusible, non-melting, and insoluble. Therefore, control of the packing structure, which has a profound effect on the optical and electronic properties of the polymer, has never been achieved. Unsubstituted polythiophene was prepared in the one-dimensional channels of [La(1,3,5-benzenetrisbenzoate)]n, where polymer chains form unprecedented assembly structures mediated by the host framework. It is noteworthy that the emission and carrier transport properties were drastically changed by varying the number of chains within a particular assembly. The response of the composite to additional guests is also examined as a method to use the composites as low-concentration sensors. Our findings show that the encapsulation of polymer chains in host materials is a facile method for understanding the intrinsic properties of conjugated polymers, along with controlling and enhancing their functions.

Simultaneous visualization of oxygen partial pressure, current density, and water droplets in serpentine fuel cell during power generation for understanding reaction distributions

Takanohashi, Kazuhiro; Suga, Takeo; Uchida, Makoto; Ueda, Toshihide; Nagumo, Yuzo; Inukai, Junji; Nishide, Hiroyuki; Watanabe, Masahiro

Journal of Power Sources 343p.135 - 1412017/03-2017/03

DOIScopus

Detail

ISSN:03787753

Outline:© 2017 Elsevier B.V.Understanding the reaction distributions inside a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is essential for the higher performance and durability. We have developed a new see-through cell and visualized the distributions of oxygen partial pressure and current density inside a running PEFC at the temperature of 40 and 80 °C and the relative humidity of 53%. The oxygen utilization was changed from 0% to 80% by changing the current density. At higher oxygen utilizations, the current density was higher and therefore the water generation. Generated water droplets in the flow channel were also visualized, allowing for the simultaneous visualization of the distribution of the oxygen partial pressure, current density, and water droplets. By combining the observations of all three parameters, the reactions inside a membrane-electrode assembly were discussed.

Quantifying TEMPO Redox Polymer Charge Transport toward the Organic Radical Battery

Karlsson, Christoffer; Suga, Takeo; Nishide, Hiroyuki

ACS Applied Materials and Interfaces 9(12) p.10692 - 106982017/03-2017/03

DOIScopus

Detail

ISSN:19448244

Outline:© 2017 American Chemical Society.To design new and better organic active battery materials in a rational fashion, fundamental parameters of the charge transport must be studied. Herein we report on the electronic conductivity by electron diffusion in a TEMPO-containing redox polymer, and the reorganization energy of the TEMPO self-exchange in an organic solvent is determined for the first time. The electronic conductivity was 8.5 μS/cm at E0 and corresponded to a redox hopping mechanism. The apparent electron diffusion coefficient was 1.9 × 10-9 cm2/s at room temperature, and at short times the ion diffusion was limiting with a diffusion coefficient of 6.5 × 10-10 cm2/s. The reorganization energy was determined to be 1.01 eV, indicating a rather polar chemical environment for the TEMPO groups. The implications for the usage of this type of materials in organic energy storage are discussed. As conductivity through 10 μm was demonstrated, we show that, if sufficient swellability can be ensured, charge can be transported through several micrometer thick layers in a battery electrode without any conducting additive.

Books And Publication

"気相重合による元素ブロック共役高分子のその場形成と電子・光物性", 元素ブロック高分子 – 有機-無機ハイブリッド材料の新概念,

須賀健雄

エヌ・ティー・エス2014/03-

Detali

ISBN:978-4-86043-410-6

"ラジカルポリマー電池”, 高分子ナノテクノロジーハンドブック, pp881-885.

須賀健雄、西出宏之

サイエンス&テクノロジー2012/03-

Detali

ISBN:978-4-86428-038-9

"PEDOTの気相重合", PEDOTの材料物性とデバイス応用, pp58-64.

須賀健雄、西出宏之

シーエムシー出版2011/12-

Detali

ISBN:978-4-7813-0478-6

“ラジカルポリマー電池”, 全固体電池開発の最前線, pp144-152.

須賀健雄, 西出宏之

John Wiley and Sons, Inc2011-

Detali

ISBN:10.1002/0471440264.p

”Magnetic polymer" in Encyclopedia of Polymer Science and Technology

H. Nishide, T. Suga

Wiley VCH2010/07-

Detali

ISBN:978-0-470-77083-2

"Rechargeable Batteries Using Robust But Redox-Active Organic Radicals" in Stable Radicals: Fundamental and Applied Aspects of Odd-electron Compounds

T. Suga, H. Nishide

NTS2006/02-

Detali

ISBN:978-4860431020

”有機ラジカル電池 -基礎と応用-”, 電池革新が拓く次世代電源

須賀健雄、西出宏之

Lecture And Oral

Polymer/Polythiophene Composite Materials via Vapor-phase Polymerization toward a Totally Organic Rechargeable Battery

2011/05/25

Detail

Oral presentation(general)

“Redox-Active Radical Polymers for Rapid Charge-Storage and -Transport” (invited talk)

241st ACS National Meeting & Exposition, Anaheim, CA, United States2011/03/29

Detail

Oral presentation(general)

Redox-Active Radicals in Self-Assembled Block Copolymer “Playground”: New Approaches toward Organic Nonvolatile Memory

THE 4th INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON POLYMER MATERIALS SCIENCE (Gaithersburg, USA)2010/10

Detail

Poster presentation

Redox-Active Radical Polymers for Charge-Storage/Transport Materials: Organic Rechargeable Battery and Memory Applications

THE 4th INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON POLYMER MATERIALS SCIENCE (Gaithersburg, USA)2010/10

Detail

Oral presentation(general)

Self-Assembled Radical/Ionic-Domain Formation toward Organic Thin Film Device

2010/09

Detail

Oral presentation(general)

Functional Materials in Self-Assembled Block Copolymer “Playground”: New Approaches toward Organic Nonvolatile Memory and Optical Sensor

IUPAC Macro Congress 20102010/07

Detail

Oral presentation(general)

Self-Assembled, Radical/Ion-Containing Block Copolymers for Electronics Applications

International Symposium of Polymer Chemistry 2010 (PC2010) (Suzhou, China)2010/06

Detail

Oral presentation(general)

Radical-Containing Block Polyelectrolytes: Synthesis, Morphology, and Charge Storage/Transport Modulation in the Organic Thin Film Devices

FAPS (The Federations of Asian Polymer Societies) 1st Polymer Congress, selected as Young Scientist Poster Award2009/10

Detail

Poster presentation

Radical Polymers for Organic-Based Thin Film Devices (selected as one of Top 2 Oral presenation)

Gordon-Kenan Research Seminar2009/06

Detail

Oral presentation(general)

Radical Polymers for Organic-Based Rechargeable Device

The Polymers Gordon Research Conference2009/06

Detail

Poster presentation

Block Copolymers Bearing Stable Radicals and their Microphase Separation

2009/05

Detail

Oral presentation(general)

Electric and Dielectric Properties of the TEMPO/Oxoammonium Salt-Substituted Polymer Thin Film Devices

2009/05

Detail

Oral presentation(general)

Synthesis and Characterization of Diazocine-Containing Poly(arylene ether sulfone: Correlation of Mechanical Properties with Local Chain Motion

Polycondensation20082008/09

Detail

Poster presentation

Nitroxide-Containing Block Copolymers: Synthesis and Morphological Investigation

US-Japan Polymat 2008 Summit2008/08

Detail

Poster presentation

Synthesis of Photosensitive Poly(Arylene Imide Sulfone)s

ACS National Spring Meeting2008/04

Detail

Poster presentation

Synthesis of Diazocine-Containing Polysulfones and their Mechanical and Electrochemical Properties

ACS National Spring Meeting2008/04

Detail

Oral presentation(general)

Block Copolymers Containing Stable Free Radicals: Synthesis and Magnetic Force Microscopic Morphological Investigations

ACS National Spring Meeting2008/04

Detail

Poster presentation

Research Grants & Projects

Grant-in-aids for Scientific Research Adoption Situation

Research Fund Acceptance Situation

Embodiment:Commissioned education programs

Mitsubishi Chemical: Surface Design of Functional Polymers2015-

Embodiment:Commissioned education programs

Mitsubishi Chemical: Surface Design of Functional Polymers2013-

Embodiment:Commissioned education programs

Mizuho Foundation: "Functional Block Copolymers: Synthesis and their Domain/Interface Design toward Enhanced Opto-/Electronic Properties"2013-2014

Embodiment:Commissioned education programs

TEPCO Memorial Foundation: Electrochemical Studies of Radical Polymer Electrodes for Charge-Storage Materials2011-2012

Embodiment:Joint research programs

NEDO Project: In-situ Optical Sensor for Fuel Cells (Collaboration with Univ. of Yamanashi)2009-2011

Embodiment:Joint research programs

NEDO Project: Radical Battery for Ubiquitous Power (Collaboration with NEC, DIC, and Sumitomo Seika)2006-2007

Embodiment:Commissioned education programs

Organic Radical Polymer Battery (Collaboration with Toyo Gosei)2005-2006

Embodiment:Joint research programs

NEDO Project: High Power-rate Battery for Data Back-up (Collaboration with NEC)2002-2004

On-campus Research System

Special Research Project

ニトロキシドラジカルポリマーの合成と有機ラジカル電池への展開

2005

Research Results Outline:1. n型ラジカルポリマーの合成と酸化還元挙動 ニトロキシドのo-位に電子吸引基としてトリフルオロメチル基を置換したスチレン誘導体を合成し、ラジカル重1. n型ラジカルポリマーの合成と酸化還元挙動 ニトロキシドのo-位に電子吸引基としてトリフルオロメチル基を置換したスチレン誘導体を合成し、ラジカル重合、脱保護・化学酸化を経てラジカルポリマーへ誘導した。CVよりカソード側-0.76 Vにn型の酸化...1. n型ラジカルポリマーの合成と酸化還元挙動 ニトロキシドのo-位に電子吸引基としてトリフルオロメチル基を置換したスチレン誘導体を合成し、ラジカル重合、脱保護・化学酸化を経てラジカルポリマーへ誘導した。CVよりカソード側-0.76 Vにn型の酸化還元波が現れ、繰り返し掃引しても安定であった。無置換誘導体ではp型レドックスを示すことより、置換基の電子効果によりレドックス対の選択が可能であることを実証した。n型高分子で作製した炭素複合電極は、溶液と異なり不可逆な酸化還元挙動を示した。定電位電解、電解ESR、電解UV測定より安定性を検証中である。2. ラジカル高分子層における電子・物質(対イオン)移動過程の解析  TEMPO置換ポリメタクリレートから成る高分子被覆電極(膜厚2x10-6m)のCVは、ピーク電位幅狭く、電気化学パルス法から高分子膜中における電荷の見かけの拡散係数Dappは10-8 (cm2/s)桁と見積もられ、高分子膜内においても速い電子移動を明らかにした。複合電極の走査電顕像より炭素繊維の周り約100 nm厚みで高分子が覆う形態が観察され、高分子層内をホッピングして電子伝達されていることが示唆された。3. TEMPO置換ポリグリシジルエーテルの合成と電気化学特性 高容量かつ電解質との相容性が期待できるポリエーテルを主鎖に選択、TEMPOを側鎖に置換したラジカルポリマーを分子設計、アニオン開環重合により分子量約3万の高分子量体を得た。ラジカルポリマー/炭素複合電極を正極、リチウム負極とした試作セルは、3.7 Vにプラトー電位、100サイクル後も安定した充放電挙動を示し、電極活物質としてきわめて安定であることを明らかにした。 今後は、選ばれたラジカルポリマーの電極・セル評価を進めるとともに、n型レドックス能を有するラジカルポリマーを分子設計・精密合成し、全有機から成る薄型フレキシブルな電池実現を目指し展開予定である。

ニトロキシド置換ポリノルボルネンの合成と有機ラジカル薄型電池への応用

2006

Research Results Outline:(1) 光架橋ラジカルポリマーの合成と薄型二次電池への応用 電極としての成形性を付与させるため、TEMPO置換ポリノルボルネンを合成、光架橋を適用した(1) 光架橋ラジカルポリマーの合成と薄型二次電池への応用 電極としての成形性を付与させるため、TEMPO置換ポリノルボルネンを合成、光架橋を適用した。ノルボルネンジカルボン酸無水物を出発物として4-ヒドロキシ-TEMPOを反応させジエステルへ誘導...(1) 光架橋ラジカルポリマーの合成と薄型二次電池への応用 電極としての成形性を付与させるため、TEMPO置換ポリノルボルネンを合成、光架橋を適用した。ノルボルネンジカルボン酸無水物を出発物として4-ヒドロキシ-TEMPOを反応させジエステルへ誘導、Grubbs触媒を用いて開環メタセシス重合し、高分子量体(分子量約2万)を得た。得られた高分子はTHF、クロロホルムなど有機溶媒に可溶で、高い成膜性を有した。ポリノルボルネンの主鎖オレフィン部位へ選択的にビスアジド誘導体を光付加させ、ラジカル部位の損傷なく架橋ラジカル薄膜を得た。ラジカル薄膜はアノード側約0.8 V対Ag/AgClにTEMPOのp型酸化還元対に由来する安定な酸化還元波を示し、膜厚250 nmまで導電補助剤なしでも迅速かつ定量的な電子授受が可能であることを明らかにした。光パターニングにより膜厚、形状を制御したラジカル薄膜が得られ、薄型かつ柔軟なペーパー電池につながることを実証した。(2) n型ラジカルポリマーの合成と全有機二次電池への展開  n型の酸化還元能を有するガルビノキシルラジカルに着目し、負極活物質として全有機二次電池へ適用した。シリル保護したブロモフェノール誘導体をリチオ化、4-ブロモ-1-メチルベンゾエートと反応させガルビノキシ骨格を構築した。Stilleカップリングによりスチレンモノマーへと誘導し、二官能性アクリレートとラジカル共重合させることにより架橋、化学酸化を経てポリ(ガルビノキシルスチレン)を得た。塩基性下、0.1 V (対Ag/AgCl)にn型の酸化還元波を示し、TEMPO置換ポリノルボルネン正極と組み合わせ試作した電池では、それぞれの酸化還元電位の差に対応する0.7 Vに電位平坦部が現れ、両極とも有機ラジカルから成る二次電池の動作をはじめて実証できた。

気固界面における反応集積化と有機電子材料の創出

2012

Research Results Outline: 電荷蓄積能を持つp, n型レドックスポリマー存在下で、その場(in-situ)重合により導電性高分子(PEDOT, PEDOP)を形成することで、高 電荷蓄積能を持つp, n型レドックスポリマー存在下で、その場(in-situ)重合により導電性高分子(PEDOT, PEDOP)を形成することで、高容量かつフレキシブルな有機複合電極の創出を目的とする。本研究ではin-situ重合法として気相酸化... 電荷蓄積能を持つp, n型レドックスポリマー存在下で、その場(in-situ)重合により導電性高分子(PEDOT, PEDOP)を形成することで、高容量かつフレキシブルな有機複合電極の創出を目的とする。本研究ではin-situ重合法として気相酸化重合および電解酸化重合を比較しながら、得られた複合層の電荷蓄積・輸送能について考察した。また、その場重合を有機半導体(ドナー材料)の調製法として提案し、アクセプターとの複合化による光電変換層の構築も試みた。1) p, n型ラジカルポリマーとの複合化とフレキシブル全有機二次電池の作製 気相酸化重合はラジカル機構で進行するため、TEMPO存在下では重合阻害される。過剰量の酸化剤p-トルエンスルホン酸鉄(III) (Fe(OTs)3)で予めTEMPOをオキソアンモニウムカチオンへと誘導後、基材(ガラス基板、PET不織布など)に成膜、EDOT雰囲気下で気相重合した(70°C, 60 min.)。電解酸化重合では、TEMPOが酸化される1.5 V vs. Ag/AgClを定電位印加し、その上でEDOTを供給、重合させることで複合膜を得た。得られたPEDOT/PTAm(1/3 w/w)複合膜の放電曲線では、120 C rate(30秒での高速充電に対応)においても理論容量を維持した。PEDOT組成の増加にともない出力特性が向上し、交流インピーダンス測定からも電荷移動抵抗の減少が見られたことから、PEDOTを介した電荷輸送の促進が支持された。 PET不織布上に形成したPEDOT/PTAm, PEDOT/PGSt複合膜をそれぞれ正・負極として、電解液としてイオン液体1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラート(BmimBF4)を含むセパレーターを挟み、ラミネートしてフレキシブルな全有機電池を作製した。両レドックスポリマーの酸化還元電位差に相当する0.67 Vにプラトー電位を示し、繰り返し安定な充放電挙動を示す二次電池として作動することを明らかにした。2) 気相重合を用いたドナー層の構築と光電変換素子の作製 ITO基板上にホール輸送層としてPEDOT/PSS水分散液を成膜後、酸化剤溶液(Fe(OTs)3/BuOH(1, 7, 10 wt%))を塗布しターチオフェンを気相重合した。エタノール洗浄、ヒドラジンによる脱ドープを経て、ドナー層として無置換ポリチオフェンを得た。アクセプター層としてPCBM/モノクロロベンゼン溶液を積層後、ホールブロッキング層としてTiOxを形成、Alを真空蒸着して積層型素子を作製した。また、PCBMと酸化剤を塗布し、気相重合させることによってドナー・アクセプター混合(BHJ)型素子も合わせて作製した。各層の膜厚最適化およびアクセプターとして吸光度、溶解性の高いPC71BMを用いることで、積層型素子の1 Sun照射下におけるJ-V測定より変換効率η = 0.63 %を示した。また、無置換ポリチオフェンから低バンドギャップ性のポリベンゾチアジアゾールへの拡張を試み、新たなドナー層構築法としての気相重合の可能性を見出した。 以上の成果を元に、新学術領域研究(元素ブロック)に申請し、無事採択された(2013.4.)。

イオン液体を用いた機能分子のミクロ相分離構造への選択集積

2012

Research Results Outline: 汎用ブロック共重合体(例えばPS-b-PEO)が自己組織化して形成する多様なミクロ相分離構造への機能部位の創り込みは、電荷輸送・分離界面を構築する手 汎用ブロック共重合体(例えばPS-b-PEO)が自己組織化して形成する多様なミクロ相分離構造への機能部位の創り込みは、電荷輸送・分離界面を構築する手法として提案できる。これまでにラジカル/イオンを含むミクロドメイン構造の違いにより、例えばスフィア... 汎用ブロック共重合体(例えばPS-b-PEO)が自己組織化して形成する多様なミクロ相分離構造への機能部位の創り込みは、電荷輸送・分離界面を構築する手法として提案できる。これまでにラジカル/イオンを含むミクロドメイン構造の違いにより、例えばスフィア型では繰返し書込み可能なメモリ特性、シリンダー型では1回書込み型のメモリ特性を示し、水平ラメラ型ではメモリ特性が現れない、などメモリ特性の創り分けが可能なことを報告してきた。本研究では、メモリ特性の発現には酸化還元能を有するラジカルと電荷補償イオンとの界面構築が重要な因子と捉え、PS-b-PEOが形成するミクロ相分離構造への機能部位の選択的集積化(配置)を検討した。また、そのときに発現するメモリ特性を相分離構造と相関させて評価した。 機能部位として安定かつ迅速な電荷授受能を有するTEMPOラジカルを選択し、イオン液体部位(IL)を結合した誘導体1とILを持たない誘導体2を合成、マトリクスとしてスフィア型のポリ(スチレン-b-エチレンオキサイド)(PS-b-PEO)へと添加した。このときの相分離構造の変化をDSC, AFM, TEM, SAXS及び固体NMRにより解析した。PS-b-PEOへの1の添加では、PEOセグメントの結晶融解ピークの消失、PEOドメインサイズの増大などから1のPEOドメインへの選択配置を支持した。対称的に、2の添加では結晶融解ピークは消失せず、PEOドメイン間隔の増大などから2のPSドメインへの選択配置を支持し、以上の結果より機能性分子のドメイン選択的な配置が可能であることを明らかにした。また、1のみ10 wt%添加、および2とILを各々10 wt%添加したPS-b-PEOをそれぞれITO基板へ成膜し、アニーリング後、Alを蒸着することで単層有機メモリ素子を作製した。1を添加した素子では繰り返し書き換え可能なメモリ特性が、2とILをそれぞれ10 wt%添加した素子では一回書込み型(WORM)のメモリ特性が得られ、同一ドメイン中におけるTEMPOとイオン液体の共存の有無が発現するメモリ特性に影響することを明らかにした。一部、独・Max Planck研究所との共同研究として走査プローブ顕微鏡を用いた局所(ドメイン)導電性変化についても観測し、メモリ特性の発現機構への足がかりを得た。

反応性ブロック型高分子の合成と機能化

2013

Research Results Outline:1. 研究目的 ラジカル・イオンを用いた有機メモリ特性の発現には、モルフォロジーの制御と機能部位の選択的なドメイン配置が鍵となる。本研究課題では、Cl1. 研究目的 ラジカル・イオンを用いた有機メモリ特性の発現には、モルフォロジーの制御と機能部位の選択的なドメイン配置が鍵となる。本研究課題では、Click反応を用いてラジカル/イオンを任意の割合で導入、共存させたブロック共重合体の合成、AFMによ...1. 研究目的 ラジカル・イオンを用いた有機メモリ特性の発現には、モルフォロジーの制御と機能部位の選択的なドメイン配置が鍵となる。本研究課題では、Click反応を用いてラジカル/イオンを任意の割合で導入、共存させたブロック共重合体の合成、AFMによる相分離構造解析およびI-V特性の評価を目的とする。またControl実験としてペンタフルオロフェニルエステルを有する単独重合体にラジカル/イオンを導入したランダム共重合体の合成およびI-V特性も合わせて報告する。2. アミノ基修飾イオン液体の合成とClick反応 1-メチルイミダゾールに2-ブロモエチルアミン臭化水素塩を反応させイミダゾリウム塩へと誘導後、PF6塩にアニオン交換した。中和によりアミノ基を遊離させるとイミダゾリウムからプロトン脱離によるカルベンの副生が示唆されたため、Click反応時にin-situで中和することにした。RAFT重合により得られた活性エステル(PFPA)含有ブロック共重合体(PS-PFPA)のDMF溶液にアミノ-TEMPO(PFPAに対し1当量以下、例えば0.9, 0.6当量)とトリエチルアミンを加え反応させることで、予めPFPAドメインにランダムにTEMPO基を導入した。次にone-potでアミノ基修飾イオン液体を大過剰加え未反応PFPA部位にイオン液体部を導入した。TEMPOラジカル/イオン液体部位の組成比は仕込み比で自在に調整でき、PS-PFPAのセグメント長の制御と合わせ、多様な機能性ブロック共重合体の精密合成に成功した。3. ミクロ相分離挙動とメモリ特性 イオンのみもしくはラジカル/イオン(0.70/0.30)を導入したポリマーでは、10~15nmのスフィア型の相分離構造が得られたが、ラジカルの比率の増加に伴いポリスチレンドメインとの相溶性が向上し、ラジカルのみを導入したポリマーでは明瞭なスフィア構造ではなく、凝集構造が観察された。ITO電極上にスフィア型の機能性ブロック共重合体を成膜し(100 nm)、Alを蒸着した素子では、ラジカル/イオンが共存する場合の電流電圧特性で、-2 V付近を閾値電圧としてON状態へスイッチし、ヒステリシス曲線を描いた(WORM型, ON/OFF比 10^3)。一方、ラジカルのみ、イオンのみの場合はスイッチングを示さなかった。これより、同一ドメイン内にラジカルとイオンが共存している場合のみメモリ特性を示すという従来の知見を支持した。また、ON状態、OFF状態をそれぞれ16時間以上保持した。以上、ラジカル/イオン共存型のミクロ相分離ドメイン構造の形成を目的として、Click反応を組み込んだ機能性ブロック共重合体の精密合成法を確立するとともに、メモリ素子としての特性を明らかにした。

自発的CO2固定に基づく環境調和型コーティングの創出

2016

Research Results Outline:超親水性を示す高分子コーティング材料は、生体適合性や防汚性の機能性コーティングとして広く期待されている。本研究では、内部の疎水性を保ちつつ表面のみ両性超親水性を示す高分子コーティング材料は、生体適合性や防汚性の機能性コーティングとして広く期待されている。本研究では、内部の疎水性を保ちつつ表面のみ両性イオン化することで、超親水性と機械強度をあわせ持つコーティング材料として提案した。特にジアミン誘導...超親水性を示す高分子コーティング材料は、生体適合性や防汚性の機能性コーティングとして広く期待されている。本研究では、内部の疎水性を保ちつつ表面のみ両性イオン化することで、超親水性と機械強度をあわせ持つコーティング材料として提案した。特にジアミン誘導体へのCO2の付加反応に着目し、級数、スペーサー数を最適化することでCO2付加体の安定性を飛躍的に向上した。ジアミンポリマーを添加したエポキシ熱硬化膜では、CO2通気だけでなく、大気開放下、水浸漬するだけでも水中の微量CO2によりコーティング表面を超親水化できることを明らかにした。

Lecture Course

Course TitleSchoolYearTerm
Organic Chemistry ASchool of Advanced Science and Engineering2017spring semester
Organic Chemistry A [S Grade]School of Advanced Science and Engineering2017spring semester
Applied Chemistry : Exercises ASchool of Advanced Science and Engineering2017spring semester
Applied Chemistry : Exercises A [S Grade]School of Advanced Science and Engineering2017spring semester
Basic Organic Chemistry LaboratorySchool of Advanced Science and Engineering2017fall semester
Basic Organic Chemistry Laboratory [S Grade]School of Advanced Science and Engineering2017fall semester
Organic Chemistry LaboratorySchool of Advanced Science and Engineering2017fall semester
Organic Chemistry Laboratory [S Grade]School of Advanced Science and Engineering2017fall semester
Applied Chemistry: GeneralSchool of Advanced Science and Engineering2017spring semester
Applied Chemistry: General [S Grade]School of Advanced Science and Engineering2017spring semester
Applied Chemistry:Course ExercisesSchool of Advanced Science and Engineering2017fall semester
Applied Chemistry:Course Exercises [S Grade]School of Advanced Science and Engineering2017fall semester
Industrial Chemistry Laboratory ISchool of Advanced Science and Engineering2017fall semester
Industrial Chemistry Laboratory I [S Grade]School of Advanced Science and Engineering2017fall semester
Diploma Work (Graduation Thesis)School of Advanced Science and Engineering2017full year
Diploma Work (Graduation Thesis) [S Grade]School of Advanced Science and Engineering2017full year
Industrial Chemistry Laboratory IISchool of Advanced Science and Engineering2017spring semester
Industrial Chemistry Laboratory II [S Grade]School of Advanced Science and Engineering2017spring semester
Polymer ChemistrySchool of Advanced Science and Engineering2017spring semester
Macromolecular ChemistrySchool of Advanced Science and Engineering2017spring semester
Advanced Physical Chemistry BSchool of Advanced Science and Engineering2017spring semester
Fundamentals of Materials ChemistrySchool of Advanced Science and Engineering2017fall semester
Graduation Thesis ASchool of Advanced Science and Engineering2017fall semester
Advanced Physical Chemistry BGraduate School of Advanced Science and Engineering2017spring semester
Advanced Physical Chemistry BGraduate School of Advanced Science and Engineering2017spring semester
Advanced Physical Chemistry BGraduate School of Advanced Science and Engineering2017spring semester
Advanced Physical Chemistry BGraduate School of Advanced Science and Engineering2017spring semester