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Emergent functions based on solution properties of rigid nonlinear polymers

Research Project

Project/Area Number 20H02788
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 35010:Polymer chemistry-related
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Terao Ken  大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (60334132)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 領木 研之  京都大学, 工学研究科, 助教 (70847102)
佐藤 尚弘  大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (10196248)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥15,730,000 (Direct Cost: ¥12,100,000、Indirect Cost: ¥3,630,000)
Keywords放射光 / 小角X線散乱 / 高速液体クロマトグラフィー / 光学分割 / 液晶 / 多分岐構造 / 環状構造 / 多重らせん構造 / 環状高分子 / 星型高分子 / 温度応答性 / ナノ微粒子
Outline of Research at the Start

剛直な非線状高分子の基礎物性についての研究は非常に少ない。本研究では精密に設計された非線状剛直高分子の分子形態についての特徴を各種散乱法や分光法を駆使して明らかにするとともに、このような高分子に特徴的な局所構造を活かした機能性材料の提案を目指し、キラル分離能、液晶性、温度応答性、そして包接錯体形性能などの研究を展開する。

Outline of Final Research Achievements

We studied specific properties and functionality for cyclic and branched chains in solution when the stiffness of the polymer chains plays an important role for their molecular shape and intermolecular interactions. We first reported the molecular conformation of a rigid ring polymer in the liquid crystalline phase is considerably different from that in dilute solution. In addition, we synthesized a hyperbranched stiff chain and characterized in solution. Molecular recognition ability of the hyperbranched chain was investigated by using the chiral column made of the polymer to reveal that significantly different separation behavior of chiral molecules comparing with the linear chain. We also established the time resolved method to observe the intermediate conformation on renature and denature processes of multiple helical polymers to reveal the chemical characteristics of loop and branching structures in the renatured samples.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高分子溶液研究では高分子そのものの化学構造に着目したものは少なく、多くは屈曲極限の理論をベースに研究が進められる。また、溶媒分子は、単純に高分子を取り巻く場として、その化学的な性質は直接的には論じられないことが多い。本研究で特に強調した高分子の“局所ひずみ”の効果はこの高分子の個性や、これまで無視されてきた溶媒分子のふるまいに密接に関連しており、これまで乖離していた高分子物理化学者と有機化学者の分子の見方をつなぐ役割を果たし、化学構造と高分子1分子のグローバルコンホメーション、そしてその機能性をつなぐための、新規高分子の設計指針に重要な方向性を与えることが期待される。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (54 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 9 results) Presentation (44 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 10 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Complex Formation Behavior of Silica Nanoparticles and Xanthan2023

    • Author(s)
      Tomofuji Yu、Terao Ken
    • Journal Title

      Macromolecular Symposia

      Volume: 408 Issue: 1 Pages: 2200025-2200025

    • DOI

      10.1002/masy.202200025

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  • [Journal Article] Molecular Conformation and Intermolecular Interactions of Linear and Cyclic Amylose Derivatives in Solution2023

    • Author(s)
      Terao Ken、Ryoki Akiyuki、Kitamura Shinichi、Sato Takahiro
    • Journal Title

      Macromolecular Symposia

      Volume: 408 Issue: 1 Pages: 2200024-2200024

    • DOI

      10.1002/masy.202200024

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  • [Journal Article] Molecular structure and chiral recognition ability of highly branched cyclic dextrin carbamate derivative2022

    • Author(s)
      Kishimoto Aika、Mizuguchi Madoka、Ryoki Akiyuki、Terao Ken
    • Journal Title

      Carbohydrate Polymers

      Volume: 290 Pages: 119491-119491

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2022.119491

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  • [Journal Article] Micellar structure of hydrophobically modified polysaccharides in aqueous solution2022

    • Author(s)
      Takahiro Sato, Jia Yang, Ken Terao
    • Journal Title

      Polymer Journal

      Volume: 54 Issue: 4 Pages: 403-412

    • DOI

      10.1038/s41428-021-00561-4

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  • [Journal Article] Kinetics of denaturation and renaturation processes of double-stranded helical polysaccharide, xanthan in aqueous sodium chloride2022

    • Author(s)
      Y. Tomofui, K. Matsuo, K. Terao
    • Journal Title

      Carbohydr. Polym.,

      Volume: 275 Pages: 118681-118681

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2021.118681

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  • [Journal Article] Kinetics of the complex formation of silica nanoparticles with collagen2021

    • Author(s)
      Otsubo Mari、Terao Ken
    • Journal Title

      Polymer Journal

      Volume: 53 Issue: 12 Pages: 1481-1484

    • DOI

      10.1038/s41428-021-00553-4

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  • [Journal Article] Chain Alignment of a Rigid Ring Polymer in the Lyotropic Liquid Crystal Phase: Cyclic Amylose Tris(n-butylcarbamate) in Tetrahydrofuran and Ethyl Lactate2021

    • Author(s)
      Kabata Daigo、Ryoki Akiyuki、Kitamura Shinichi、Terao Ken
    • Journal Title

      Macromolecules

      Volume: 54 Issue: 23 Pages: 10723-10729

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.1c01783

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  • [Journal Article] A Temperature Responsive Polysaccharide Derivative in Aqueous Solution: Amylose Ethyl Carbamates2020

    • Author(s)
      Kimura Shunji、Kochi Ryotaro、Kitamura Shinichi、Terao Ken
    • Journal Title

      ACS Applied Polymer Materials

      Volume: 2 Issue: 6 Pages: 2426-2433

    • DOI

      10.1021/acsapm.0c00366

    • NAID

      120007053194

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  • [Journal Article] Complex Formation of Silica Nanoparticles with Collagen: Effects of the Conformation of Collagen2020

    • Author(s)
      Terao Ken、Otsubo Mari、Abe Masahiro
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 36 Issue: 47 Pages: 14425-14431

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c02867

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    • Author(s)
      寺尾 憲
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      第36回日本放射光学会年会 放射光科学合同シンポジウム
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      寺尾 憲
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      寺尾 憲
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      Ryoki Akiyuki, Ida Daichi, Terao Ken
    • Organizer
      2022 Spring Meeting, the Polymer Society of Korea
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  • [Presentation] 分岐・環状高分子の構造解析と機能との相関2022

    • Author(s)
      寺尾 憲
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      上嶋七佳, 寺尾 憲
    • Organizer
      第68回高分子研究発表会(神戸)
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      末永莉沙, 北村進一, 寺尾 憲
    • Organizer
      第68回高分子研究発表会(神戸)
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  • [Presentation] アミロース-graft-ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)水溶液の相分離挙動と複合体形成能2022

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      長尾達希, 北村進一, 寺尾 憲
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  • [Presentation] 高度分岐環状デキストリントリス(n-ブチルカルバメート)の溶液中における分子形態2022

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      梅田慧祐, 寺尾 憲
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      中田裕万, 北村進一, 寺尾 憲
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      水口まどか, 寺尾 憲
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  • [Presentation] 星型ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)の水溶液中における温度応答性に対する末端基効果2022

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      長瀬匡史, 伊田翔平, 金岡鐘局, 寺尾 憲
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      長瀬 匡史, 伊田 翔平, 金岡 鐘局, 寺尾 憲
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      佐川 航大, 寺尾 憲
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  • [Presentation] アミロースブチルカルバメート誘導体水溶液の相図と低分子との複合体形成能2022

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      中田裕万, 北村進一, 寺尾憲
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  • [Presentation] 星型高分子の水溶液中での温度変化に伴う会合体形成挙動2022

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      長瀬 匡史, 伊田 翔平, 金岡 鐘局, 寺尾 憲
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      水口 まどか, 寺尾 憲
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      寺尾憲
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      寺尾憲
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      Ken Terao
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    • Author(s)
      Yu Tomofuji,Ken Terao,Koichi Matsuo
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      13th International IUPAC Conference on Polymer-solvent Complexes and Intercalates (Polysolvat-13)
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      小林知仁,寺尾憲,北村進一
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  • [Presentation] 剛直な環状高分子の局所分子形態と低分子との分子間相互作用2021

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      寺尾憲
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      Ken Terao
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      中田裕万,北村進一,寺尾 憲
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      阿部晟大,寺尾 憲,伊田翔平,金岡鐘局
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      水口まどか,北村進一,寺尾 憲
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      長瀬匡史,寺尾 憲
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      小林知仁,寺尾 憲,北村進一
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      寺尾 憲,椛田 大悟,領木 研之,北村 進一
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      Ken Terao,Mari Otsubo,Masahiro Abe
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  • [Presentation] Kinetics of xanthan in denaturation and renaturation process in dilute aqueous NaCl solution2021

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      Yu Tomofuji,Ken Terao,Koichi Matsuo
    • Organizer
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    • Author(s)
      Ken Terao
    • Organizer
      APS March Meeting 2021
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  • [Presentation] 線状および環状アミロース誘導体水溶液の相分離挙動と複合体形成能2020

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      好地竜太郎,木村俊次,北村進一,寺尾憲
    • Organizer
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      岸本 愛加,領木 研之,北村 進一,寺尾 憲
    • Organizer
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      寺尾憲,大坪真理,阿部晟大
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      小林知仁,寺尾憲
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      阿部晟大,寺尾憲,金岡鐘局,伊田翔平
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      Ken Terao,Mari Otsubo,Masahiro Abe
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      https://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/terao

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URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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