2015 Fiscal Year Research-status Report
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15K05524
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| Research Institution | Tokyo University of Technology |
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Principal Investigator |
山下 俊 東京工科大学, 工学部, 教授 (70210416)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ゲル / 相転移 / 自励振動 / フォトクロミック / アゾベンゼン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高分子ゲルは3次元網目構造をもつ材料で、ソフトマテリアルとして様々な分野で注目されている。近年、マイクロマシンやアクチュエーターへの応用を目指して、フォトクロミック分子とゲルを組み合わせたフォトメカニカル材料の開発が精力的に行われている。しかし、その材料はデバイスを駆動するために人為的に照射する光の波長をスイッチする必要がある。そこで本研究ではゲルにフォトクロミック分子と増感剤を組み込み、ゲルの体積相転移によって増感反応がスイッチされ、自励的に膨潤・収縮を繰り返すことができるゲルの合成を行った。
まず、フォトクロミック分子としてp-アミノアゾベンゼンのアクリルアミド化、増感剤としてのヒドロキシベンゾフェノンのアクリルアミド化、および包摂化合物としてのアミノシクロデキストリンのアクリルアミド化を行った。次にこれらの機能分子とN-イソプロピルアクリルアミドからゲルを合成した。
次にアゾベンゼンを含むゲル、およびアゾベンゼンと増感剤両方を含むゲルの溶媒組成に対する体積相転移挙動を調べた。いずれのゲルでもDMF/水混合溶媒中で水の分率が70～80%の間に不連続な体積変化があることが分かった。増感剤を含まないゲルに光照射を行ったところ、光照射とともに収縮が起こった。一方増感剤を含むゲルでは収縮から膨潤の挙動が見られたが、転移速度は遅いという問題があった。今後は架橋密度やフォトクロミック分子などの条件を変えて最適条件を検討する。
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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
これまでにゲルの合成を行った。フォトクロミック分子としてのアゾベンゼンを増感剤としてのベンゾフェノンおよび、包摂化合物としてのシクロデキストリンを含むゲルを合成し、その体積相転移曲線を作成した。その結果当初合成したゲルでは架橋密度が高すぎるため相転移度が低く、架橋密度を変えた種々のゲルを合成した。
次に得られたゲルの光照射に対する応答挙動を調べた。増感剤を含む系と含まない系では光応答挙動が異なるという面白い結果を見出した。しかし、現状では応答速度が遅いという問題がある。
このように現状では予定どおりのゲルの合成、相転移挙動および光応答性の測定まで行った。これにより研究の第一ステップとして材料の特性を把握したので、応答性などの問題解決のための分子設計等を今後進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
ゲルの光応答速度の向上は２つの要因で改善できると期待される。即ち、体積変化率と極性の変化率である。
その対応として今後は（１）フォトクロミック分子の影響の検討（ロフィンダイマー、スピロピランなどの導入）、（２）増感波長の最適化（置換基導入による長波長化）、（３）溶媒組成による相転移点の最適化を検討する。
また、高速応答条件を見出した後は、マイクロデバイス化の検討を行う。
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| Causes of Carryover |
消耗品の端数が残ったが、年度末も継続して研究が行われており、試薬の購入を進めているので、次年度に繰り越して使用したい。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成28年度分の70万円と未使用額2366円をあわせた702366円を、試料合成用試薬（モノマー、開始剤、フォトクロミック分子）の購入、および、研究用消耗費器具（ピペット、サンプル瓶、フラスコ等）の購入費に充てる。
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