2025/06/18 更新

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Spring Andrew
SPRING MARK ANDREW
所属
総合理工学研究院 IFC部門 准教授
総合理工学府 総合理工学専攻(併任)
職名
准教授
連絡先
メールアドレス
電話番号
0925838901
プロフィール
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。 電気光学(EO)ポリマーの開発: 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。 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: 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。 カーボンナノチューブインク: 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。
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研究分野

  • ナノテク・材料 / 高分子材料

  • ナノテク・材料 / 高分子化学

  • ナノテク・材料 / 有機機能材料

学位

  • 博士 (材料化学)

  • 修士号 (化学)

経歴

  • 2002-2005: Master of Chemistry with Honours 1st Class (MChem) - University of Hull, UK. 2006-2010: Doctor of Philosophy in Materials Chemistry (Ph.D.) - University of Manchester, UK. 2010-2011: Postdoctoral Research Fellow - The University of Florida, USA. 2011-2013: Postdoctoral Research Fellow - Kyushu University, Japan. 2013-2018: Assistant Professor, Green Asia Education Center - Kyushu University, Japan. 2018-Present: Associate Professor, Department of Internationalization and Future Conception (IFC) - Kyushu University, Japan.   

学歴

  • 九州大学   Interdisciplinary Graduate School of Engineering Sciences   The Power of Diversity in Research

    2025年4月

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    国名:日本国

  • 九州大学   Interdisciplinary Graduate School of Engineering Sciences   Safe Disposal of Effluents and Wastes

    2025年4月

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    国名:日本国

  • 九州大学   Interdisciplinary Graduate School of Engineering Sciences   Physical Property of Materials II

    2025年10月

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    国名:日本国

研究テーマ・研究キーワード

  • 研究テーマ: EO polymeric materials synthesis and applications

    研究キーワード: EO Polymers

    研究期間: 2011年6月 - 2018年6月

  • 研究テーマ: 有機合成 材料化学 高分子化学 電気光学

    研究キーワード: 高分子化学

    研究期間: 2011年6月 - 2014年12月

論文

  • Controlled synthesis, characterization and computational studies of novel homo and random Co-polymers from carbazolovinylene and phenothiazinovinylene via ROMP chemistry 査読 国際共著

    Mohamed E. Abdu, Mohammed F. Radwan, Doaa A. Elsayed, Wesam S. Shehab, Wael A. Zordok, Mahmoud Z. Basyouni, Andrew M. Spring

    Polymer   333 ( 128590 )   2025年5月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Using living ROMP with G-2nd generation, we synthesized and reported novel homopolymers (P1–P4) and a random copolymer (P5). Essential monomers, carbazolovinylene (M1) and phenothiazinovinylene (M2), containing octyl chains, were prepared via McMurry dimerization. M1 polymerized under variety of circumstances, whereas M2 necessitated more stringent environmental controls due to its lower ring strain. GPC analysis revealed Mn values of 8.78–20.46 kDa and Mw between 9.38 and 20.46 kDa, indicating controlled polymerization PDIs of 1.06–1.25. UV–Vis spectra indicated λmax values of 327.6–417.5 nm in DCM, with optical band gaps (Egop) between 2.52 and 2.90 eV. Using DFT and TD-DFT methodologies investigated that P4 is absolute soft according to (σ = 3.546 eV), while P5 is treated as hard compounds (σ = 0.639 eV) and These findings demonstrate the effective synthesis of well-defined polymers, providing the groundwork for future research in advanced material applications.

    DOI: https://doi.org/10.1016/j.polymer.2025.128590

    DOI: https://doi.org/10.1016/j.polymer.2025.128590

  • Controlled synthesis of PPV oligomers by ROMP: impact on optical, structural, and thermal properties 査読 国際共著

    Basyouni, Mahmoud Z, Nomura, Keisuke, Goroumaru, Yuto, Radwan, Mohammed F., Abdu, Mohamed E. Spring, Andrew M.

    Chemical Papers   2025年5月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s11696-025-04091-8

    DOI: 10.1007/s11696-025-04091-8

  • Ring-opening metathesis polymerization of homo- and copolymers Based on p-phenylenevinylene and norbornene-dicarboximide: Enhanced thermal stability for optoelectronic applications 査読 国際共著

    Mahmoud Z. Basyouni, Mohamed E. Abdu, Mohammed F. Radwan, Andrew M. Spring

    Journal of Molecular Structure   1338 ( 142296 )   2025年4月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2025.142296

    DOI: https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2025.142296

  • Living ROMP of N-phenothiazinyl norbornene-dicarboximide homopolymer: Synthesis, characterization, and physical behaviour insights 査読

    Mohammed F. Radwan*, Mohamed E. Abdu, Mostafa M. Elkady, Mahmoud Z. Basyouni, Andrew M. Spring*

    Polymer   321 ( 128115 )   2025年3月   ISSN:00323861

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    担当区分:最終著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.polymer.2025.128115

    DOI: 10.1016/j.polymer.2025.128115

  • Enhancing Optical and Electrical Properties of Acetophenone Azo Anthrone Dye Thin Films Through Cyclodextrin Inclusion Complex” 査読 国際共著

    Mohammed F. Radwan, Moustafa F. Aly, Andrew M. Spring, Amr Attia Abuelwafa

    Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials   2024年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: https://doi.org/10.1007/s10904-024-03515-4

    DOI: https://doi.org/10.1007/s10904-024-03515-4

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講演・口頭発表等

  • Living Polymerizations for Engineering Applications 招待 国際会議

    Andrew M. Spring

    CSS-EEST22  2020年10月 

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    開催年月日: 2020年10月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Online   国名:日本国  

    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.

  • Poly(Phenylenevinylenes) by Microwave Assisted Ring Opening Metathesis Polymerization. 国際会議

    Andrew Mark Spring

    IUPAC  2009年6月 

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    開催年月日: 2009年6月

    記述言語:英語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(公募)  

    開催地:Montral   国名:カナダ  

    Excellent control in the synthesis of MEH-PPV can be achieved by microwave assisted, ring-opening metathesis polymerization (ROMP) of [2.2]paracyclophanedienes.

  • Novel Optical Polymer Hosts via Ring Opening Metathesis Polymerization (ROMP)

    Andrew Mark Spring

    SPSJ  2012年5月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

    In the goal to achieve a high electrooptic coefficient (r33 > 100 pm/V), there are three common strategies. Firstly utilization of a high Tg polymer (typically hyperbranched) as a host for a high hyperpolarizability (β) chromophore (Guest-Host), alternatively appending directly the chromophore via some covalent linking moiety to the polymer (Side-Chain)1 and finally post polymerization crosslinking by addition of a small quantity of crosslinking molecule or spontaneous heat/light induced chemical reaction (Cross-linked). Our research while attempting all three of the previous strategies is primarily focused on the design and synthesis of a small library of strained norbornene derived monomers, with various active substituents, which may be polymerized via ring opening metathesis polymerization (ROMP) using the commercially available Grubbs initiators (Grubbs 1st and 2nd generation). Such polymers have been shown to exhibit a narrow polydispersity, controllable molecular weights, rapid polymerization and allow the preparation of well defined block copolymers. Control over the Tg, refractive index and resistivity is feasible by this method. Generally for any polymer to be a successful candidate for EO host, it must exhibit key physical properties such as a high optical transparency, high thermal stability and a high glass transition temperature (Tg). PolyN-norbornene dicarboximide’s as well as similar polynorbornene’s have demonstrated such favorable properties as well as the additional attractive feature of being living polymerizations.

  • An Enhanced Host-Guest Electro-Optical Polymer System using Poly(norbornene-dicarboximides) via ROMP.

    Andrew Mark Spring

    SPSJ  2012年12月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:9th SPSJ International Polymer Conference (IPC2012), Kobe, Japan.   国名:日本国  

    As our candidate host polymer we selected high Tg poly(NDI)s which were prepared via ROMP. By catalyst selection (G1 or G2), polymers with a 98% or 52% trans microstructure were produced. In this paper we investigated the relationship between polymer microstructure and molecular weight on the r33, in order to identify the optimum host polymer. The monomer Cy(NDI) (1) (Scheme 1) was prepared according to the literature. As a consequence of the high ring strain, polymerization was initiated by G1 or G2 and the molecular weight was controlled by manipulating the [monomer] / [initiator] ratio. Two series of poly(NDI)s, as shown in Scheme 1 (2a-f) and (3a-f) were prepared. Polymerization by G1 yielded trans rich polymers (98% trans) whilst G2 gave polymers with a (52% trans) microstructure. The four polymers 2a, 2f, 3a and 3f were selected to investigate the effect of microstructure and polymer molecular weight on the r33. Two chromophores were used to evaluate poly(NDI) as a host, one having a tertbutyldiphenylsilane large electron donating substituent (C1) and one un-substituted (C2), with all results being compared to the control polymer PMMA. By using the high trans content poly(NDI)s as hosts (2a and 2f) and chromophore C1 as a guest, we observed a maximum r33 of 93 pm/V which is a 70% enhancement compared to PMMA. The optimum poling temperature for this system was probed in order to maximize the r33 signal (Figure 1). It was found that the maximum r33 was achieved at a poling temperature of 137°C, this value is 63°C lower than the Tg of the host polymer. The poly(NDI) systems also displayed excellent temporal stability at 85°C after 500 hours, which may be attributed to the high Tg of the poly(NDI) hosts (Figure 2).

  • Recent Innovations in Electro-optic Polymeric Materials and Chromophore Design.

    Andrew Mark Spring

    SPSJ  2014年5月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:63rd SPSJ Annual Meeting, Nagoya, Japan.   国名:日本国  

    Abstract: Organic electro-optic (NLO) materials have undergone significant developments in both the range of polymer architectures available and the selection of photonic devices which they can be utilized in. Polymers were initially utilized in simple host-guest dispersions, with the next logical step being the side chain system. The practical limitations of these two architectures were later addressed by the cross-linked, dendritic, brush, hyper branched and self-assembled EO-polymers. Whichever specific means of immobilization is utilized, the common requirements are that the EO material must exhibit a large EO coefficient, be optically transparent as not to impede device utilization, be thermally stable to survive the harsh poling conditions and lastly but not least important, they should be highly soluble in a range of common organic solvents to facilitate their solution casting onto a range of conductive substrates.

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産業財産権

特許権   出願件数: 2件   登録件数: 0件
実用新案権   出願件数: 0件   登録件数: 0件
意匠権   出願件数: 0件   登録件数: 0件
商標権   出願件数: 0件   登録件数: 0件

所属学協会

  • Royal Society of Chemistry (UK)

  • The Society of Polymer Science, Japan. (SPSJ)

教育活動概要

  • Physical Property of Polymer Materials II course (15 classes)
    Fundamental's of Green Engineering (1 class)
    The Power of Diversity in Research (1 class)
    Safe Disposal of Effluents and Waste (1 class)

担当授業科目

  • 高分子材料物性学Ⅱ

    2023年10月 - 2024年3月   後期

  • 高分子材料物性学Ⅱ

    2023年10月 - 2024年3月   後期

  • 高分子材料物性学Ⅱ

    2023年10月 - 2024年3月   後期

  • 総合理工学修士実験

    2023年4月 - 2024年3月   通年

  • 総合理工学修士演習

    2023年4月 - 2024年3月   通年

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FD参加状況

  • 2021年10月   役割:参加   名称:Share Q and SIAG Activity

    主催組織:全学

大学全体における各種委員・役職等

  • 2025年6月   PhD Thesis Review Comittee

海外渡航歴

  • 2025年8月

    滞在国名1:マレーシア   滞在機関名1:UTM