| Project/Area Number |
22K14733
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 35020:Polymer materials-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
内田 淳也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (80896027)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 液晶 / 分子集合体 / 分子認識 / 超分子 / 自己組織化 / 配向 / 界面 / 機能性高分子 / 刺激応答 |
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| Outline of Research at the Start |
液晶は外部刺激に応答して分子配列が変化する性質を有するため、動的に物性が変化する刺激応答性材料への応用が期待されている。本研究では、液晶配向変化を活用することで、環境中の分子に対して迅速に応答する分子認識材料の開発を行う。具体的には、標的分子に応答する液晶分子や界面の設計により、分子認識液晶材料の高速応答化のための指針を確立する。本研究は、新たな環境モニタリング技術の開発につながると期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、液晶材料を基盤とする分子認識センサーの開発に向けた材料設計指針を構築することを目指している。本年度は、標的分子に応答して配向変化を示す液晶界面を構築するためのメソゲン分子の設計について検討を進めた。まず、複数の棒状部位を有するメソゲン分子が、標的タンパク質に対する応答性を発現するのに効果的であることを確認し、論文として報告した（ACS Appl. Mater. Interfaces誌）。次に、複数の棒状部位を有するメソゲン分子を基盤とし、化学構造が異なる棒状部位を導入した化合物を設計、合成した。メソゲン分子の棒状部位の分子設計により、液晶界面における分子配向や応答性を制御できることを示した。また、これらのメソゲン分子の認識機能と、気液界面において形成する単分子膜や液晶相における自己組織化挙動との関係について知見を得た。
標的分子に対して選択的に応答する新たな液晶材料の開発に向けて、生体分子誘導体を導入したメソゲン分子を設計、合成した。これらのメソゲン分子は、単独では液晶界面において標的分子に対する応答性を示さなかったが、分子認識部位を持たないメソゲン分子と混合することにより、液晶界面において応答性を発現することが分かった。
液晶分子とヒドロキシアパタイトナノロッドからなる新たな有機無機複合液晶材料を構築し、論文として報告した（Helv. Chim. Acta誌）。異方性無機ナノ粒子に液晶分子を複合化することで、複合液晶の集合構造制御が可能であることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
水/液晶界面において分子認識機能を示す液晶材料を開発し、論文として発表した。また、メソゲン分子の分子設計に加えて、メソゲン分子の混合によって応答性を発現することを実証した。さらに、刺激応答性を示す有機無機複合液晶材料を構築した。これらの結果は、刺激に応答して分子配列が変化する液晶材料の開発に向けて有用であると考えられる。以上の成果から、研究はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
分子認識機能を有する液晶界面の設計を進め、より高感度な応答性を有する液晶材料を開発する。メソゲン分子と液晶分子との相互作用や、メソゲン分子の配列を制御した液晶界面を作製し、これらの分子集合体の分子認識機能を調べることにより、分子認識液晶材料を構築するための基礎的な知見を得ていく。
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