2021 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of Soft Photonic Crystals for Novel Functions
| Project Area | Soft Crystals: Science and Photofunctions of Easy-Responsive Systems with Felxibility and Higher-Ordering |
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| Project/Area Number |
17H06376
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
グン 剣萍 北海道大学, 先端生命科学研究院, 教授 (20250417)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒川 孝幸 北海道大学, 先端生命科学研究院, 教授 (40451439)
野々山 貴行 北海道大学, 先端生命科学研究院, 准教授 (50709251)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 高分子構造・物性 / ソフトクリスタル / 構造色 / 生体模倣 / 刺激応答 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脂質二分子膜と高分子網目のラメラ構造から成る構造色ゲル合成時における構造とせん断歪み速度依存性について評価するために、回転式レオメーター下でゲル化溶液に任意のせん断歪みを与えた状態でゲルをUV重合により合成した。中心から外縁に向かってひずみ速度が増加するため、得られたゲルは中心部分のラメラ構造の配向は弱く、中心から外縁に向かって配向度が上昇し、整ったラメラ構造を形成した。
人工軟骨に応用可能な高靱性DNゲルを生体内で骨へ迅速に固定するために、ハイドロキシアパタイトの前駆体であるモネタイトをDNゲル表面にコーティングし、ウサギの大腿骨骨頭部へ埋植した。HApの骨接着が2週掛かるところ、モネタイトは1週早く骨に接着することが明らかとなった。これはモネタイトが生体内で一度溶解され、HApに置換する現象が生体応答を待たず、化学的な平衡に基づいて自発的に起こることで達成している。
アニオンとカチオンモノマーの共重合から得られる無色透明な両性電解質ゲルは、高温で周りの水を吸収して膨潤し、冷却すると脱膨潤する。この膨潤状態から急冷すると、脱膨潤に関わる水の拡散率が熱拡散率より非常に小さいことから、水－高分子の不均一構造により一時的に白濁することを見出した。これを利用して、種々の温度や時間でアニーリングした後に急冷すると、白濁の持続時間が制御できることが見いだされた。これは従来の半導体のような静的な記憶素子ではなく、動的な記憶素子として利用できることを示している。
カチオンと芳香環モノマーの共重合において、ビニル基の構造を同じものを用いると、共重合のモノマー配列が交互リッチになることを見出した。一方で、ビニル基の構造がヘテロになると、局所的にブロックを形成したりする。同じ共重合であっても、交互シークエンスの高分子はランダム配列のものと比べて、海水中で高い接着強度を示すことが見いだされた。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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