2013 Fiscal Year Annual Research Report
融合マテリアル形成および機能発現のための制御分子の設計と合成
| Project Area | Fusion Materials: Creative Development of Materials and Exploration of Their Function through Molecular Control |
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| Project/Area Number |
22107003
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
加藤 隆史 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70214377)
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| Project Period (FY) |
2010-06-23 – 2015-03-31
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| Keywords | ハイブリッド材料 / 機能性高分子 / 融合マテリアル / 自己組織化 / 液晶材料 |
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| Research Abstract |
本研究は、バイオミネラルの形成プロセスにみられる「分子制御」による融合マテリアル創製のための基礎技術の確立および高機能性の付与を目指している。平成25年度は、これまでの成果を踏まえ、セルロースナノファイバーを用いる新規融合マテリアルの開発と、シミュレーションによる融合マテリアルの形成機構の解明について研究した。
自然界に見られる有機無機複合材料（バイオミネラル）の形成機構を考察するために、本年度はマグネシウムイオンを制御分子に用いる融合マテリアルの合成手法の確立と計算科学による形成機構の考察を行った。マグネシウムイオン存在下、炭酸カルシウムの過飽和水溶液を作製すると、マグネシウムイオンがアモルファス炭酸カルシウムを安定化し、PVA上に薄膜状の炭酸カルシウムが形成することを見出した。また、実験と同じ条件のシミュレーション計算を行うことにより、結晶前駆体中においてマグネシウムイオンが結晶前駆体を安定化している事がわかった。
さらに超分子構造の動的な性質についても調べ、ポリロタキサンの高分子効果が形成途中に経由する無機結晶前駆体の安定に寄与していることを明らかにした。さらにバイオミネラルに学ぶ透明かつ強靱な融合材料の開発に成功した。セルロースナノファイバーとアモルファス炭酸カルシウムが分子レベルで融合した材料を合成し、セルロースナノファイバーの表面を修飾することで力学特性や光学特性が大きく向上することを明らかにした。
また、動的機能を有する制御分子の開発のため発光性分子集合体の構築に関する研究を行い、溶媒の極性に応答して発光する分子を設計・合成し、その発光挙動をA03長谷川グループと共同で報告した。
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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
バイオミネラルの形成にならい、透明かつ強靭な融合マテリアルの開発、および刺激応答性化合物の開発はおおむね順調に進んでおり、共同研究も活発に行なわれている。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度を迎えるにあたり、本領域に参加している研究代表者とのさらなる密接な議論を重ねながら共同研究をさらに推進し、融合マテリアルの構造制御・高機能化のための刺激応答性を有する新しい有機分子・高分子を設計・合成する。これまでに主に対象としてきた多様な結晶の構造を「分子制御」する技術の確立と一般化を進め、計算機科学的手法も利用しながら、バイオミネラリゼーションに学ぶ形成手法の開発を進め、同時に機能性部位を有する制御分子の開発を進めることで、融合マテリアルのさらなる高機能化を進める。
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[Presentation] 超分子入門
Author(s)
加藤隆史
Organizer
2013年日本液晶学会サマースクール
Place of Presentation
上尾、むさしのグランドホテル
Invited
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