2015 Fiscal Year Annual Research Report
空間配置を制御した金属ナノ粒子のゲル微粒子内部への固定化による機能性触媒の創製
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15J11533
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
呉羽 拓真 信州大学, 総合工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | ヒドロゲル微粒子 / 複合材料 / コロイド / 分子分離担体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
a. ルテニウムビピリジン錯体(Ru(bpy)32+/3+)共重合ゲル微粒子の内部微細構造評価
機能団を精緻にゲル微粒子内部に固定した、新規機能性触媒の創製と評価の第一段階として、機能団のひとつである光増感部位のルテニウムビピリジン錯体(Ru(bpy)32+/3+)が共重合されたpoly(N-isopropyl acrylamide)(pNIPAm)ゲル微粒子の内部構造を小角・広角X線散乱法によって評価した。その結果、静電効果によりゲル微粒子の体積相転移温度は錯体の還元状態よりも酸化状態の方が高く、一定温度下では、膨潤状態で粒子径が大きい酸化状態のメッシュサイズの方が収縮状態(還元状態)よりも小さくなる事が示された。複数の機能団を有する触媒母体のゲル微粒子構造解析技術の向上を図れた検討となった。
b. 多刺激応答性ゲル微粒子の分子分離能と微細構造変化の関係を解明
これまで、pNIPAmゲル微粒子の分子分離能が微細構造変化と関係があることを見出している。当該年度においては、これまでの検討をさらに深めるため、pNIPAmに対し荷電基のアクリル酸を共重合したアニオン性ゲル微粒子の分子分離挙動と微細構造の関係を明らかにする検討を行ってきた。標的分子にカチオン性染料のRhodamine 6G(R6G)とアニオン性染料のErythrosineを選択し、取り込み量を定量した。静電引力相互作用により、カチオン性染料のR6GをpNIPAmゲル微粒子より多く内包した。続く昇温時には、R6Gによるアクリル酸のカルボキシ基の静電遮蔽が、電荷で抑制されていたpNIPAmの相転移を引き起こすことにつながった。そのため、昇温により疎水性ドメインが形成し、染料の取り込み量は更に増加した。この疎水性ドメインの形成は小角・広角X線散乱から得られる主鎖間距離の変化に反映され、取り込み量と関係がすることを確認した。
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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
目的のひとつであるヒドロゲル微粒子の微細構造評価については、新たな解析方法で触媒の母体であるゲル微粒子の構造特性を明らかにし、学術論文として掲載されたため。また、金属ナノ粒子だけでなく、ポリスチレン等の高分子ナノ粒子が複合された新規複合ゲル微粒子の創製にも携わり、複合化技術の向上が図れた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はさらに、ヒドロゲル微粒子内部に無機ナノ粒子や高分子ナノ粒子を精緻に複合化する手法の確立を行う。評価法は、小角散乱以外に、顕微鏡法、分子の取込・放出挙動からも行い、これまでの結果との比較から、ゲル複合材料の立ち位置を明らかにし、体系化を試みる。
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