2014 Fiscal Year Annual Research Report
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14J09992
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
増田 造 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 原子移動ラジカル重合 / ポリマーブラシ / 高分子ゲル / 化学振動反応 / 散逸構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究提案は化学振動反応とカップリングして自律的に高分子修飾表面の特性が変化する新しい機能性ソフト界面を創製するものである。本年度の研究内容としては当初の研究計画書に基づき、自律的に種々の物性変化を発現する新規機能性ソフト界面（自励振動ポリマーブラシ表面）に関する基礎検討を行った。
SI-ATRP法を用いて鎖長・修飾密度が異なる自励振動ポリマーブラシ表面を系統的に調製し、効果的な振動反応が生起する表面の設計を試みた。調製した種々の自励振動ポリマーブラシ表面の振動特性を蛍光観察を用いて行った。その結果、表面に固定化する金属触媒の固定量が少な過ぎる場合にはBZ反応自体が生起せず、多すぎる場合には基質の消費速度が速いため振動持続時間が短くなった。すなわち、自励振動ポリマーブラシ表面において安定な振動を得るためには適切な設計が存在するということが示唆された。また、自励振動ポリマーブラシの膨潤・収縮挙動はQCM-Dを用いて評価した。以上の研究成果は国内外の学会で発表を行うとともに、現在、査読付き学会誌への投稿準備を行っている。
また、今回設計したポリマーブラシと類似の組成を有するゲルを調製したところ、生体温度付近における体積振動にも成功した。本研究は生化学分野への応用を長期的な目標に据えており、生体温度での自励振動高分子 (ゲル) の駆動に成功したことは、バイオマテリアルとしての応用を考慮しても重要な結果であると考えられる。さらに、当初の計画を超えて、イオン液体を用いた化学振動反応と高分子の力学的振動をカップリングさせることにも成功した。イオン液体をはじめとする関連する分野との融合した展開も期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究提案は化学振動反応とカップリングして自律的に高分子修飾表面の特性が変化する新しい機能性ソフト界面を創製するものである。採用一年目の本年度は、当初の研究計画を中心に行い、研究論文発表も1件掲載されるに至った。目的の界面の設計を確立するとともに、生体温度での自励振動高分子(ゲル)の駆動にも成功した。これらは、バイオマテリアルとしての応用のような今後の展開を鑑みても、基礎検討の段階ではあるが重要な結果である。さらに当初の計画を超えて、イオン液体を用いた化学振動反応と高分子の力学的振動をカップリングさせることにも成功した。特別研究員による高分子の精密設計に関する研究により、当研究室がこれまで開拓してきた自律機能材料において新たな展開が生まれつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
採用二年目は、これまでに得られた自律的に高分子修飾表面の特性が変化する界面の設計に関する知見に基づいて、界面の膜厚変化や親疎水性変化を利用した物質輸送システムの構築を目指す。輸送対象物質（微粒子・流体）について詳細に検討を行い、輸送の条件を探索する。また、輸送現象をモデル化し、ポリマーブラシの鎖長・膜厚といった因子が輸送に及ぼす影響について議論する。またBZ反応基質溶液は強酸・酸化剤が含まれるため輸送対象物質が限定される可能性がある。そこで、数 nm程度の細孔を有する多孔質ガラスに自励振動ポリマーブラシを修飾し、片側をBZ反応基質溶液、もう片側を他の流体とする。片側から振動反応の基質を供給することにより、温和な条件での自励振動を生起させることでより汎用性の高い物質輸送システムの構築を行う。
また、採用一年目において当初の研究計画を超えて、イオン液体を用いた化学振動反応と高分子の力学的振動をカップリングに成功した。採用二年目においてもイオン液体をはじめとする関連する分野との融合を意識しつつ、積極的に研究結果を発信して行く予定である。
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