2003 Fiscal Year Annual Research Report

自励振動ゲルを用いたナノデバイスの設計に関する基礎研究

Research Project

Project/Area Number	15205027
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	吉田亮東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (80256495)
Keywords	高分子ゲル / N-イソプロピルアクリルアミド / 刺激応答性高分子 / 自励振動 / ベローソフ・ジャボチンスキー反応 / 振動反応 / 非線形化学 / インテリジェント材料
Research Abstract	本研究では、心臓の拍動のように一定条件下で自発的な周期的リズム運動を行う新しい「自励振動ゲル」を開発した。すなわち、生体の代謝反応(TCA回路)の化学モデルにもなっている、循環する反応回路を持つベローソフ・ジャボチンスキー反応(BZ反応)をゲル内で引き起こし、その化学エネルギーを力学エネルギーに転換する分子設計を行うことによりゲルの周期的な膨潤収縮振動を生み出すことに成功した。この自励振動ゲルを利用することにより、自ら周期運動するマイクロアクチュエータ、自己拍動(蠕動)型マイクロポンプ、分子ペースメーカー、情報伝達素子など新しい分子シンクロ材料が設計可能になると考えられる。このような機能を備えた新しいマイクロ・ナノマシンの実現を目的とし、自励振動ゲルの微小化技術の確立とマイクロ・ナノ環境下での挙動解析を行い、材料システム構築に関する基礎的検討を行った。微小化のための手段として、近年進歩が著しい半導体微細加工技術によりゲルを任意の形の微小サイズに成形加工する方法が考えられる。そこで我々は2つの方法で自励振動ゲルの微細加工を試みた。一つは、高分子鎖に光架橋部位を導入し、フォトマスクを用いた光リソグラフィにより任意の形にマイクロ加工する方法である。もう一つは、X線リソグラフィーによる3次元微細加工であり、この手法により実際に人工繊毛アクチュエータが作成された。表面に添加した微粒子等を輸送するマイクロ搬送システムなどへの応用が可能であると考えられる。現在さらに、ナノデバイス(ナノ振動子)の創製を目的として、サブミクロンサイズのゲル微粒子を作成し、ナノオーダーでの膨潤収縮振動を実現している。一方、未架橋の直鎖状ポリマーを用いることにより、高分子一本鎖の周期的な伸縮振動も可能である。その解析過程で、触媒をポリマー化する効果や、高分子鎖の振動が互いにシンクロナイズするときの架橋の効果等を明らかにし、ポリマーネットワークの協同効果に対する興味深い知見を得ているところである。

Research Products
(7 results)

All Other

All Publications (7 results)

[Publications] T.Sakai, R.Yoshida: "Self-oscillating nanogel particles"Langmuir. 20(4). 1036-1038 (2004)
[Publications] Y.Takeoka, M.Watanabe, R.Yoshida: "Self-sustaining peristaltic motion on the surface of a porous gel"J.Am.Chem.Soc.. 125(44). 13320-13321 (2003)
[Publications] Y.Ito, M.Nogawa, R.Yoshida: "Temperature control of the Belousov-Zhabotinsky reacton using a thermoresponsive polymer"Langmuir. 19(23). 9577-9579 (2003)
[Publications] S.Sasaki, S.Koga, R.Yoshida, T.Yamaguchi: "Mechanical oscillation coupled with the Belousov-Zhabotinsky reaction in gel"Langmuir. 19(14). 5595-5600 (2003)
[Publications] R.Yoshida, K.Takei, T.Yamaguchi: "Self-beating motion of gels and modulation of oscillation rhythm synchronized with organic acid"Macromolecules. 36(6). 1759-1761 (2003)
[Publications] 吉田亮: "化学振動反応を利用した自励振動ゲルの設計"Electrochemistry(電気化学および工業物理化学). 71(5). 337-341 (2003)
[Publications] 吉田亮: "高分子ゲル(高分子先端材料One Point)"共立出版(印刷中). (2004)

2003 Fiscal Year Annual Research Report

自励振動ゲルを用いたナノデバイスの設計に関する基礎研究

Principal Investigator

吉田 亮 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (80256495)

Research Products

[Publications] T.Sakai, R.Yoshida: "Self-oscillating nanogel particles"Langmuir. 20(4). 1036-1038 (2004)

[Publications] Y.Takeoka, M.Watanabe, R.Yoshida: "Self-sustaining peristaltic motion on the surface of a porous gel"J.Am.Chem.Soc.. 125(44). 13320-13321 (2003)

[Publications] Y.Ito, M.Nogawa, R.Yoshida: "Temperature control of the Belousov-Zhabotinsky reacton using a thermoresponsive polymer"Langmuir. 19(23). 9577-9579 (2003)

[Publications] S.Sasaki, S.Koga, R.Yoshida, T.Yamaguchi: "Mechanical oscillation coupled with the Belousov-Zhabotinsky reaction in gel"Langmuir. 19(14). 5595-5600 (2003)

[Publications] R.Yoshida, K.Takei, T.Yamaguchi: "Self-beating motion of gels and modulation of oscillation rhythm synchronized with organic acid"Macromolecules. 36(6). 1759-1761 (2003)

[Publications] 吉田 亮: "化学振動反応を利用した自励振動ゲルの設計"Electrochemistry(電気化学および工業物理化学). 71(5). 337-341 (2003)

[Publications] 吉田 亮: "高分子ゲル(高分子先端材料One Point)"共立出版(印刷中). (2004)

吉田亮東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (80256495)

[Publications] 吉田亮: "化学振動反応を利用した自励振動ゲルの設計"Electrochemistry(電気化学および工業物理化学). 71(5). 337-341 (2003)

[Publications] 吉田亮: "高分子ゲル(高分子先端材料One Point)"共立出版(印刷中). (2004)