Preparation of novel polymer actuators with DNA

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K06475
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 杉野 卓司 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (50357266)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安積 欣志 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (10184136)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: DNA / 高分子アクチュエータ / 均一分散 / 複合化 / センシング

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題ではナノカーボン高分子アクチュエータの高分子材としてＤＮＡ由来の高分子を用いることにより、変形応答の安定した、効率よく変形する高分子アクチュエータの開発およびＤＮＡの持つ分子認識特性を応用した新規センシングデバイスの開発を目的として研究を進めた。今年度は、昨年度までに作製したＤＮＡ由来高分子とカーボンナノチューブからなる電極膜を用いて、そのセンシング特性をサイクリックボルタンメトリーにより調べた。例えば、ＤＮＡインターカレーターであるエチジウムブロミドの水溶液を作製し、電極膜を水溶液に浸し電圧を印加すると、インターカレーターのＤＮＡ分子間への挿入に伴う電流変化が見られた。ただし、水溶液の濃度やサイクリックボルタンメトリー実験前の条件により、観測される電流が変化するため、現在のところ定量性などについては分かっていない。一方、昨年度までにＤＮＡ由来高分子を水分散させる際にイオン液体を共存させて電極膜、電解質膜を作製すると、適度な柔軟性が付与された電極膜および電解質膜を作製することができることが明らかになった。また、電解質膜と電極膜の圧着による積層化に成功した。この積層体に２Ｖ程度の電圧を印加したところ、変形応答は遅いものの屈曲変形させることに成功し、ＤＮＡ由来高分子を支持高分子とするアクチュエータが作製可能であることを明らかにした。これまで、ナノカーボン高分子アクチュエータの変形応答の問題点として、長時間電圧通電した際に、変形が戻ってしまうことがあったが、ＤＮＡ由来高分子を用いて作製したナノカーボン高分子アクチュエータは２時間程度直流電圧を印加しても変位の戻り現象が見られず、安定した変形応答を示すことができた。