Development of photo-responsive actuators and their application to intelligent micropump

• Project/Area Number: 20360112
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Intelligent mechanics/Mechanical systems
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: WATANABE Toshiyuki 東京農工大学, 大学院・工学研究院, 教授 (10210923)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): TOTANI Kenro 東京農工大学, 工学府, 技術職員 (50397014)
• Project Period (FY): 2008 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥19,630,000 (Direct Cost: ¥15,100,000、Indirect Cost: ¥4,530,000); Fiscal Year 2010: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2009: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2008: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
• Keywords: アクチュエーター / アゾベンゼン / 高分子ゲル / 二光子励起重合 / 光応答性 / マイクロポンプ / 末端架橋法 / 網目構造 / 架橋剤 / インターペネトレートネットワーク / ダイヤモンド構造 / 高分子 / 光駆動

Research Abstract

Poly(amide acid) gels containing photosensitive azobenzene groups in the main chain have been synthesized. It was found that 405 nm light induced a decrease of local volume due to trans-cis isomerization and 532 nm light irradiation increases a volume of gel.
The gel works as a photosensitive pump that discharge solvent by blue laser irradiation and aspirate solvent under visible light irradiation. The discharge amount of solvent under one pulsating is estimated to be 1×10^<-10> m^3. The discharge amount of solvent from polymer gels synthesized with tetrafunctional crosslinker is 20% larger than that of polymer gels synthesized by use of trifunctional crosslinker.

Research Products

• [Journal Article] Generation of dielectric barrier discharge plasma in supercritical argon (2010)
  • Author(s): Y. Suga, T. Nakajima, T. Watanabe
  • Journal Title: Jpn. J. Appl. Phys Volume: 49(7)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Investigation of quenching mechanism in thermoreversible fluorescence recording materials using thermo-chromic fluorescence resonance energy transfer(tc-FRET) (2010)
  • Author(s): S. Hirata, M. Vach, T. Watanabe
  • Journal Title: Jpn. J. Appl. Phys Volume: 49(5)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 高分子フォトニクスナノ構造制御材料のフォトニクスデバイスへの展開 (2010)
  • Author(s): 渡辺敏行
  • Volume: 59(5)
  • Pages: 321-324
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Plasma optical emission spectrometry in supercritical fluid for material synthesis process (2010)
  • Author(s): Y. Suga, T. Watanabe
  • Journal Title: Trans. Mater. Res. Soc. Jpn Volume: 35(1) Pages: 15-17
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Simple Fabrication Method for Three-Dimensional Gold Nanoparticle Electrodes and Their Application to the Study of the Direct Electrochemistry of Cytochrome c (2010)
  • Author(s): K. Murata, K. Kajiya, M. Nukaga, Y. Suga, T. Watanabe, N. Nakamura, H. Ohno
  • Journal Title: Electroanalysis Volume: 22(2) Pages: 185-190
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Material transformation from carbon dioxide to nanodiamonds by plasma enhanced chemical supercritical fluid deposition (2010)
  • Author(s): T.Watanabe, Y.Suga
  • Journal Title: Jasco Report Volume: 10 Pages: 41-49
• [Journal Article] Plasma optical emission spectrometry in supercritical fluid for material synthesis nrocess (2010)
  • Author(s): Y.Suga, T.Watanabe
  • Journal Title: Trans.Mater.Res.Soc.Jpn. Volume: 35 Pages: 15-17
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Jpn.J.Appl.Phys. (2010)
  • Author(s): S.Hirata, M.Vach, T.Watanabe
  • Journal Title: Investigation of quenching mechanism in thermoreversible fluorescence recording materials using thermo-chromic fluorescence resonance energy transfer (tc-FRET) Volume: 49
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Generation of dielectric barrier discharge plasma in supercritical argon (2010)
  • Author(s): Y.Suga, T.Nakajima, T.Watanabe
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys. Volume: 49
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Simple Fabrication Method for Three-Dimensional Gold Nanoparticle Electrodes and Their Application to the Study of the Direct Electrochemistry of Cytochrome c (2010)
  • Author(s): K.Murata, K.Kajiya, M.Nukaga, Y.Suga, T.Watanabe, N.Nakamura, H.Ohno
  • Journal Title: Electroanalysis 28 Pages: 185-190
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Investigation of quenching mechanism in thermoreversible fluorescence recording materials using thermo-chromic fluorescence resonance energy transfer (tc-FRET) (2010)
  • Author(s): S.Hirata, M.Vach, T.Watanabe
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys. 49(in press) Pages: 1-10
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Plasma optical emission spectrometry in supercritical fluid for material synthesis process (2010)
  • Author(s): Y.Suga, T.Watanabe
  • Journal Title: Trans.Mater.Res.Soc.Jpn. (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Scattering-type polarizers consisting of fiber/matrix and method to enhance polarization property (2009)
  • Author(s): K. Totani, H. Hayashi, T. Watanabe
  • Journal Title: Jpn. J. Appl. Phys Volume: 48(8)
  • NAID: 40016704668
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Scattering-type polarizers consisting of fiber/matrix and method to enhance polarization property (2009)
  • Author(s): K.Totani, H.Hayashi, T.Watanabe
  • Journal Title: Jpn, J.Appl.Phys. 48
  • NAID: 40016704668
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 2光子吸収材料とその応用 (2009)
  • Author(s): 渡辺敏行
  • Journal Title: 機能材料 29 Pages: 48-60
• [Journal Article] (2009)
  • Author(s): 渡辺敏行
  • Journal Title: 光学材料の屈折率制御技術(第1編第3章 分子配向と屈折率)(シーエムシー出版) Pages: 31-41
• [Journal Article] 断面が三角形の繊維1本による透過光の方向制御および偏光の分離機能 (2009)
  • Author(s): N. Mori, T. Yamamoto, E. Kato, K. Totani, T. Watanabe
  • Journal Title: J. Nannosci. NanoTech. (in press)
  • NAID: 10021127258
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reversible fluorescent on-off recording in a highly transparent polymeric material utilizing fluorescent resonance energy transfer(FRET) induced by heat treatment (2008)
  • Author(s): S. Hirata, T. Watanabe, KS. Lee
  • Journal Title: Adv. Func. Mater Volume: 8(19) Pages: 2869-2879
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reversible fluorescent on-off recording in a highly transparent polymericmaterial utilizing fluorescent resonance energy transfer (FRET)inducedby heat treatment (2008)
  • Author(s): S. Hirata, T. Watanabe
  • Journal Title: Adv. Func. Mater. 18 Pages: 2869-2879
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 断面が三角形の繊維1本による透過光の方向制御および偏光の分離機能 (2008)
  • Author(s): 戸谷健朗, 渡辺敏行, 林秀樹
  • Journal Title: 繊維学会誌 64 Pages: 171-177
  • NAID: 10021127258
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 感熱型蛍光記録材料 (2008)
  • Author(s): 渡辺敏行, 平田修造
  • Journal Title: 工業材料 56 Pages: 82-83
• [Journal Article] 二光子励起重合によるマイクロニードルアレイ作製と細胞牽引力測定 (2008)
  • Author(s): 渡辺敏行, 中広貴
  • Journal Title: 未来材料 8(5) Pages: 6-9
• [Presentation] 光照射によって屈曲挙動を示す高分子ゲル (2011)
  • Author(s): 草野大地、吉原直希、村上義彦、渡辺敏行
  • Organizer: 第20回インテリジェント材料/材料システムシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京女子医大
  • Year and Date: 2011-01-16
• [Presentation] 光照射によって屈曲挙動を示す高分子ゲル (2011)
  • Author(s): 草野大地、吉原直希、村上義彦、渡辺敏行
  • Organizer: 第20回インテリジェント材料/材料システム
  • Place of Presentation: 東京女子医大(東京)
  • Year and Date: 2011-01-06
• [Presentation] Reversible Fluorescent On-Off Recording in a Highly Transparent Polymeric Material Utilizing Fluorescence Energy Transfer for Multilayer Recording System (2010)
  • Author(s): T. Watanabe, S. Hirata, K. Totani
  • Organizer: Pacific Chem
  • Place of Presentation: Hawai, USA
  • Year and Date: 2010-12-16
• [Presentation] Reversible Fluorescent On-Off Recording in a Highly Transparent Polymeric Material Utilizing Fluorescence Energy Transfer for Multilayer Recording System (2010)
  • Author(s): T.Watanabe, S.Hirata, K.Totani
  • Organizer: Pacific Chem., 2010
  • Place of Presentation: Hawaii 招待講演
  • Year and Date: 2010-12-16
• [Presentation] Elastic properties of rigid polymer gels linked by symmetrical tetrafu nctional cross-linker (2010)
  • Author(s): N.Yoshihara, D.Kusano, T.Watanabe, Y.Nomoto, T.Sakai, M.Shibayama
  • Organizer: Pacific Chem., 2010
  • Place of Presentation: Hawari
  • Year and Date: 2010-12-16
• [Presentation] 立体的に対称な四官能架橋剤を用いた末端架橋型剛直性高分子ゲルの物性 (2010)
  • Author(s): 吉原直希,草野大地,渡辺敏行,野本祐作,柴山充弘,酒井崇匡
  • Organizer: 第59回高分子学会討論会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2010-09-16
• [Presentation] 立体的に対称な四官能架橋剤を用いた末端架橋型剛直性高分子ゲルの物性 (2010)
  • Author(s): 吉原直希, 草野大地, 渡辺敏行, 野本祐作, 柴山充弘, 酒井崇匡
  • Organizer: 第59回高分子学会討論会
  • Place of Presentation: 北海道大学(北海道)
  • Year and Date: 2010-09-16
• [Presentation] 高分子修飾リボソームの近赤外光による分解挙動 (2010)
  • Author(s): 渡辺敏行, 鈴木彩衣, 河野健司
  • Organizer: 平成22年度繊維学会年次大会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀(東京)
  • Year and Date: 2010-06-17
• [Presentation] 常温大気中で高輝度長寿命の有機蓄光機能の発現させるための材料のデザインルール (2010)
  • Author(s): 戸谷健朗、渡辺敏行、平田修造、安達千波矢
  • Organizer: 電子情報通信学会
  • Place of Presentation: NTT武蔵野研究開発センター(東京)
  • Year and Date: 2010-05-27
• [Presentation] Synthesis and mechanical properties of novel rigid polymer gels by using hinge-liked cross-linker (2009)
  • Author(s): N. Yoshihara, N. Hosono, T. Sakai and T. Watanabe
  • Organizer: Gel Sympo 2009
  • Place of Presentation: Kwansei Gakuin Univ
  • Year and Date: 2009-12-03
• [Presentation] 新規ヒンジ型架橋高分子ゲルの力学物性 (2009)
  • Author(s): 吉原直希,細野暢彦,渡辺敏行
  • Organizer: 第58回高分子討論会
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] ノルボルネン部位を有する2,4-ジアミノ-s-トリアジン誘導体の合成と開環メタセシス重合性 (2009)
  • Author(s): 藤田弘幸, 大石哲也, XUE Boyong, 前山勝也, 豊田昭徳, 渡辺敏行
  • Organizer: 第58回高分子討論会
  • Place of Presentation: 熊本県 熊本大学
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] 3次元微細足場材料の弾性率が細胞挙動に与える影響III (2009)
  • Author(s): 加藤佳苗, 渡辺敏行, 原田伊知郎, 赤池敏宏
  • Organizer: 第58回高分子討論会
  • Place of Presentation: 熊本県 熊本大学
  • Year and Date: 2009-09-17
• [Presentation] ヒンジ型架橋剤を利用した新規剛直性高分子ゲルの合成と評価 (2009)
  • Author(s): 吉原直希,細野暢彦,渡辺敏行、細野暢彦
  • Organizer: 平成21年度繊維学会年次大会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀
  • Year and Date: 2009-06-11
• [Presentation] ヒンジ型架橋剤を利用した新規剛直性高分子ゲルの合成と評価 (2009)
  • Author(s): 吉原直希, 細野暢彦, 渡辺敏行
  • Organizer: 平成21年度繊維学会年次大会
  • Place of Presentation: 東京都タワーホール船堀
  • Year and Date: 2009-06-11
• [Presentation] 3次元微細足場材料の弾性率が細胞挙動に与える影響II (2009)
  • Author(s): 加藤佳苗, 渡辺敏行, 原田伊知郎, 赤池敏宏
  • Organizer: 平成21年度繊維学会年次大会
  • Place of Presentation: 東京都タワーホール船堀
  • Year and Date: 2009-06-11
• [Presentation] 常温大気中で高効率な蓄光機能を示す有機材料のデザインルール (2009)
  • Author(s): 平田修造, 戸谷健朗、渡辺敏行
  • Organizer: 平成21年度繊維学会年次大会
  • Place of Presentation: 東京都タワーホール船堀
  • Year and Date: 2009-06-11
• [Presentation] Reversible thermosensitive recording of fluorescent and long-lived phosphorescence images and their applications (2009)
  • Author(s): T.Watanabe, S.Hirata
  • Organizer: The Forth East Asia Symposium on Functional Dyes and Advanced Materials
  • Place of Presentation: Osaka Japan
  • Year and Date: 2009-06-05
• [Presentation] ヒンジ型架橋剤を利用した新規剛直性高分子ゲルの合成 (2009)
  • Author(s): 吉原直希,細野暢彦,渡辺敏行
  • Organizer: 第58回高分子年次大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2009-05-27
• [Presentation] ヒンジ型架橋剤を利用した新規剛直性高分子ゲルの合成 (2009)
  • Author(s): 吉原直希, 細野暢彦, 渡辺敏行
  • Organizer: 第58回高分子年次大会
  • Place of Presentation: 兵庫県 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2009-05-27
• [Presentation] 3次元微細足場材料の弾性率が細胞挙動に与える影響 (2009)
  • Author(s): 加藤佳苗, 渡辺敏行, 原田伊知郎, 赤池敏宏
  • Organizer: 第58回高分子年次大会
  • Place of Presentation: 兵庫県 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2009-05-27
• [Presentation] 2,-4-ジアミノ-s-トリアジニル基を有するポリノルボルネンの合成 (2009)
  • Author(s): 藤田弘幸, 大石哲也, XUE Boyong, 豊田昭徳, 秋山三郎, 渡辺敏行
  • Organizer: 第58回高分子年次大会
  • Place of Presentation: 兵庫県 神戸国際会議場
  • Year and Date: 2009-05-27
• [Presentation] Reversible thermosensitive recording of fluorescent and long-lived phosphorescence images (2009)
  • Author(s): T.Watanabe, K.Totani, S.Hirata
  • Organizer: ME&D meeting
  • Place of Presentation: Seoul, Korea
  • Year and Date: 2009-05-21
• [Presentation] 波面制御されたレーザー光による二光子励起重合の分解能向上 (2008)
  • Author(s): 豊田耕平, 尾松孝茂, 渡辺敏行
  • Organizer: 第57回高分子討論会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学
  • Year and Date: 2008-09-24
• [Presentation] 波面制御されたレーザー光を利用した二光子励起重合 (2008)
  • Author(s): 豊田耕平, 尾松孝茂, 渡辺敏行
  • Organizer: 繊維学会年次大会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀
  • Year and Date: 2008-06-20
• [Book] 高効率二光子吸収材料 (2011)
  • Author(s): 渡辺敏行
  • Total Pages: 200
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] 光学材料の屈折率制御技術 (2009)
  • Author(s): 渡辺敏行、魚津吉弘
  • Total Pages: 326
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] 光学材料の屈折率制御技術 (2009)
  • Author(s): 渡辺敏行
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] 「光学材料の屈折率制御技術」第1編第3章 分子配向と屈折率 (2009)
  • Author(s): 渡辺敏行
  • Publisher: シーェムシー出版
• [Book] 光学材料の屈折率制御技術 (2009)
  • Author(s): 渡辺敏行,魚津吉弘
  • Publisher: シーェムシー出版
• [Book] 次世代医療のための高分子材料工学 (2008)
  • Author(s): 渡辺敏行、中広貴
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] 「次世代医療のための高分子材料工学」第1章第5節 二光子励起重合による三次元細胞培養材料 (2008)
  • Author(s): 渡辺敏行,中広貴
  • Publisher: シーェムシー出版
• [Remarks]
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~watanabe
• [Patent(Industrial Property Rights)] 新規グアナミン化合物、その誘導体及びそれらの製造方法 (2010)
  • Inventor(s): 大石哲也、渡辺敏行、藤田弘幸、秋山三郎、豊田昭徳
  • Industrial Property Rights Holder: 大石哲也、東京農工大学
  • Industrial Property Number: 2010-100674
  • Filing Date: 2010-04-26