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Reversible stabilization of supramolecular gel structures by a covalent bond

Research Project

Project/Area Number 19K05605
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 35020:Polymer materials-related
Research InstitutionChubu University

Principal Investigator

YABUUCHI Kazuhiro  中部大学, 工学部, 准教授 (80389155)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords超分子ゲル / 自己組織化 / 光二量化 / クマリン / 低分子ゲル化剤
Outline of Research at the Start

超分子ゲルは、水素結合などの弱い分子間相互作用を構造形成の基盤とするため、その形成は熱可逆的であり、刺激応答性などの動的な機能付与が容易であるという利点をもつ。その反面、共有結合を構造形成の基盤とする架橋高分子ゲルに比べ、熱安定性や機械強度に欠けるのが難点であり、応用展開の妨げとなる場合がある。本研究では、光により可逆的に二量体を形成する(=共有結合を形成する)分子をゲル化剤の重合基や架橋剤として利用することで、超分子ゲルの利点である構造形成の可逆性を失うことなく、その構造を共有結合を用いて可逆的に固定化し、安定化・高強度化する手法の確立を目指す。

Outline of Final Research Achievements

The photodimerization reaction of coumarin moieties was used to develop photoinduced reinforcement processes for supramolecular gel structures. We synthesized low-molecular-weight gelators based on tartrate and amino acid derivatives, introducing coumarin moieties at their alkyl terminal. The gelation properties of these compounds for common organic solvents and photoresponsive properties of the gels were examined. Both compounds gelate a wide range of organic solvents. UV-irradiation of the gels improves their thermal stability of them due to the formation of covalent linkage in/among the molecular assemblies of the gelator by the photodimerization reaction of the coumarin moiety. We also achieved the isothermal gelation process by mixing solutions of tartrate components with a solution of a commercially available aliphatic amine.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

超分子ゲルは、温度変化によりゲル状態と溶液状態の間を制御できるなどの利点を有し、学術的興味だけでなく産業利用も視野に入れた研究開発が進められている。しかし、低分子化合物が形成する超分子ゲルの機械強度は、網目状の架橋高分子が作るゲルに比べ弱く、指で強くつまむ程度で崩れてしまうものも多いため、応用展開の妨げになる場合がある。本研究の成果は、超分子ゲルの利点を保ちつつ、その弱点である構造の脆弱性を克服するアプローチを提案し、超分子ゲルの新たな機能・用途創出に結び付くものである。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Presentation (9 results)

  • [Presentation] 岡島 百花,松尾 菜々子,籔内 一博,守山 雅也2022

    • Author(s)
      光二量化反応による水素結合性ゲル化剤ネットワーク構造の安定化
    • Organizer
      第71回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 笹本 俊崎,籔内 一博,守山 雅也2022

    • Author(s)
      クマリン部位を導入した多成分系ゲル化剤の光応答性
    • Organizer
      第71回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 光二量化反応を利用した超分子ゲル構造の熱安定化2021

    • Author(s)
      笹本 俊崎,松尾 菜々子,秋田谷 遥,籔内 一博,守山 雅也
    • Organizer
      第70回高分子討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] クマリン部位を導入した超分子ゲル構造の光照射による熱安定化2021

    • Author(s)
      笹本 俊崎,松尾 菜々子,秋田谷 遥,籔内 一博,守山 雅也
    • Organizer
      第52回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 笹本 俊崎,松尾 菜々子,籔内 一博,守山 雅也2021

    • Author(s)
      クマリン部位の光二量化を利用した超分子ゲル構造の熱安定化
    • Organizer
      第31回日本MRS年次大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] クマリンを利用した超分子ゲル構造の安定化2020

    • Author(s)
      籔内 一博,松尾 菜々子,秋田谷 遥,守山 雅也
    • Organizer
      第69回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] クマリン部位を導入した低分子ゲル化剤のゲル化特性と光応答性2020

    • Author(s)
      籔内 一博,松尾 菜々子,秋田谷 遥,守山 雅也
    • Organizer
      第69回高分子討論会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 光を利用した超分子ゲル構造の安定化2019

    • Author(s)
      籔内一博, 松尾菜々子, 前田寛, 秋田谷遥, 守山雅也
    • Organizer
      第68回高分子討論会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 酒石酸を基盤とした2成分系ゲル化剤の開発と機能化2019

    • Author(s)
      中村天紀, 籔内一博, 松尾菜々子, 前田寛, 秋田谷遥, 守山雅也
    • Organizer
      第29回日本MRS年次大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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