Design of Molecules and Construction of Molecular Assemblies for the Development of Aquatic Functional Materials

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Aquatic Functional Materials: Creation of New Materials Science for Environment-Friendly and Active Functions
• Project/Area Number: 19H05715
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Kato Takashi 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (70214377)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 牧浦 理恵 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (30457436)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2024-03-31
• Keywords: 水圏機能材料 / 液晶 / 自己組織化 / 分子集合体 / 水素結合 / 水 / 超分子 / イオンチャネル

Outline of Final Research Achievements

We have established new methods to control a variety of molecules and molecular assemblies that exhibit functions at aquatic environment. The functionalization of these aquatic materials was explored in view of precise control of molecular alignment through the interactions with water molecules. Based on the self-assembly of liquid-crystalline molecules and colloidal liquid crystals as well as the interfacial synthesis, nanostructured water treatment membranes exhibiting selective transport and separation, bio-functional aquatic liquid-crystalline sensors, and mechano- and electro-functional aquatic hybrid materials have been developed. New science about the utilization of interactions between water and materials is originated based on the research of these materials.

Free Research Field

機能分子化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の学術的な特色は、水と物質の構造・機能の相関関係に立脚した新しい視点から、機能分子、たとえば、液晶・超分子・機能性高分子・分子集合体・有機無機ハイブリッド・錯体を設計・合成・構造制御する点である。すなわち、水を基にする機能分子の配列制御や、水と相互作用してイオン輸送選択性を発現する分子集合体、および水を活用する有機無機融合である。これにより、省エネルギーの合成過程で環境に調和・応答する精密構造の材料の創製が可能となった。これらを通して、「水と共生・環境と調和する」分子集合体構築法が確立された。これは人類の持続的発展のための材料構築法として、その学術的・社会的意義は大きい。