諾獎候選技術「精密聚合」:日本領跑産品化
2021/07/15
「精密聚合」是一種能使構成化學物質的分子的長度和形狀保持一致、實現預期功能的技術。開創這一領域的日本和美國的研究人員被視為諾貝爾獎候選人。日本的化學企業創造出各種高功能産品,不斷推動普及。精密聚合已成為左右材料産業競爭力的技術,日本經濟新聞(中文版:日經中文網)根據日本專利廳的專利申請技術動向調查報告匯總了全球的相關動向。
半導體已經成為關係到經濟安全保障的戰略物資,而刻印微細電路的工序不可或缺的光刻膠(感光樹脂)正是採用精密聚合技術來製造。要應對接近極限的微細化,必須將光刻膠的多種分子相互連接起來,長度也要保持統一。還需要使雜質接近於零。在全球掌握巨大份額的日本JSR的主任研究員丸山研表示,「對光刻膠的高性能化來説,精密聚合是必不可少的」。
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塑膠和合成纖維等化學品的結構是由很小的分子像念珠那樣連成長串。例如,被用於塑膠購物袋等的聚乙烯是由大量乙烯分子連接起來形成的。能使分子連接起來的化學反應就是聚合。
如果利用此前的聚合技術,分子的長度各不相同,中途會産生雜質。雖然在價格低廉的通用産品方面沒有問題,但是對製造高功能材料形成阻礙。對研究人員而言,能形成特定的分子長度和結構的精密聚合是一大夢想。
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日美澳借助自主技術實現飛躍
關於精密聚合的各種嘗試在世界上展開,帶來飛躍契機的是1995年問世的「活性自由基聚合(LRP)」。當時的京都大學教授澤本光男(現為日本中部大學教授)和美國卡內基梅隆大學的教授克日什托夫·馬蒂亞謝夫斯基分別自主進行技術開發,在同一時期發表了成果。1998年,澳大利亞聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)的3名研究人員發佈了名為「RAFT聚合」(可逆加成-斷裂鏈轉移聚合)的另一種精密聚合技術。兩種技術均可以將不同種類的分子連接起來,能用於廣泛材料。隨著這兩種技術的問世,精密聚合的研究和應用變得活躍。
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