Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
本研究では、シクロファンの環状構造を積極活用した「シクロファン型超分子メカノフォア」を創製する。得られた超分子メカノフォアは機械的刺激により共有結合を切断することなくレシオメトリックな蛍光色変化を示す。さらに、このメカノフォアをヒドロゲルに導入することにより、機械的刺激や、温度、溶媒への浸漬によって誘起されるゲルの膨潤⇔収縮に伴い蛍光色が鮮やかに変化する水圏機能材料を創製する。
本研究では、共有結合を切断することなくレシオメトリックな蛍光色変化を示す「シクロファン型超分子メカノフォア」を創製し、機械的刺激によって蛍光特性が変化する水圏機能材料を創製することを目指した。前年度の研究において、我々は、エキシマ－蛍光を示す蛍光団を二つ環状構造に導入したシクロファン型超分子メカノフォアの概念実証を、ポリウレタンをホストポリマーとして用いて行った。この成果を踏まえて今年度は、機械的刺激による蛍光特性変化をより大きくするために、開発した超分子メカノフォアをヒドロゲルに導入することを目指した。様々なヒドロゲル作製法を試み、最終的に、ポリウレタンウレアに導入することができた。このポリウレタンウレアは主鎖にカルボン酸を持ち、含水することでヒドロゲルにすることができ、さらに、数百％まで延伸できた。メカノフォアを導入したポリウレタンウレアを含水して得られたヒドロゲルは、前年度得られたポリウレタンと比較してエキシマ－蛍光の寄与が大きくなっており、さらに、延伸によって、モノマー蛍光に対するエキシマ－蛍光の比率が低下することが分かった。さらに力を除くと元の蛍光特性が回復し、ポリウレタンで行った時と同様に、良好な可逆性があることが明らかとなった。当初の期待に反して、ヒドロゲル中でエキシマ－支配的な蛍光特性とはならなかったものの、ヒドロゲルのような水圏機能材料に超分子メカノフォアを導入し、機械的刺激によって蛍光特性変化を確認できたのは大きな進展であると考えている。今後はより親水性の分子構造を持つ超分子メカノフォアを開発し、水圏機能材料に導入し、メカノ機能を発現させる予定である。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2022 2021 2020 Other
All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results, Peer Reviewed: 4 results, Open Access: 2 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results, Invited: 5 results) Remarks (1 results)
Molecular Systems Design & Engineering
Volume: 6 Issue: 12 Pages: 1039-1046
10.1039/d1me00131k
Journal of the American Chemical Society
Volume: 143 Issue: 26 Pages: 9884-9892
10.1021/jacs.1c03790
Volume: 143 Issue: 14 Pages: 5519-5525
10.1021/jacs.1c01328
Journal of Materials Chemistry C
Volume: 9 Issue: 5 Pages: 1671-1677
10.1039/d0tc04853d
https://sagara.mat.mac.titech.ac.jp/
