2016 Fiscal Year Research-status Report
イオン液体の水和制御に基づくインテリジェント高分子電解質の開発と機能開拓
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16K17954
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
河野 雄樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 化学プロセス研究部門, 研究員 (00772964)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | イオン液体 / 高分子電解質 / インテリジェントマテリアル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
構成イオン種に重合基を持つ重合性イオン液体を設計・合成し、種々の外部環境変化で水和状態をスイッチングできるインテリジェント高分子電解質の開発を進めた。まず、外部因子として温度変化に着目し、合成した重合性イオン液体を水と混合した際の相挙動の温度依存性について、濁度測定を用いて評価した。その結果、構成カチオンに４級ホスホニウムカチオン、４級アンモニウムカチオンを持ついくつかの重合性イオン液体に、昇温により相分離する下限臨界溶解温度(lower critical solution temperature; LCST)型の相挙動が認められた。さらに、これら重合性イオン液体を高分子化した高分子電解質もまた、LCST型の相挙動を示すことを確認することができた。そこで、得られた重合性イオン液体に適切な架橋剤、重合開始剤を用いて膜化し、膜内に溶解する含水量を測定したところ、LCST挙動に由来する含水量変化を観察することができた。中でも、構成アニオンにスチレンスルホン酸を用い、カチオンにアルキル鎖の異なる２種のホスホニウムカチオンからなる重合性イオン液体を共重合した高分子電解質フィルムは、室温付近の温和な昇温により、内包する含水量を約80wt%から10wt%程度に低下させることができ、この水和状態変化を利用して特定タンパク質を膜内へ濃縮できることが明らかとなった。さらに、特定分子を認識して物性が変化する新たなインテリジェント高分子電解質の設計に着手し、水やアルコール等の極性分子を選択的かつ温度依存的に配位して色変化を生じる金属錯体型イオン液体をベースとするブロック共重合体の開発にも成功した。
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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
本年度は、インテリジェント高分子電解質の設計・合成と平行して、固体材料を作製するための基盤技術の開発と応用先の探索を網羅的に検討した。その結果、特定タンパク質を選択的かつ温度依存的に濃縮できる膜材料や特定分子を認識する金属錯体型ブロック共重合体を開発することができた。そのため、当初の研究計画に沿って順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの結果から、インテリジェント高分子電解質が分離・抽出材料やセンシング材料等への利用可能性を見出すことができた。一方で、インテリジェント高分子電解質の相分離現象に関する基礎的な知見に関しては不十分な点が多い。今後は、水中の微量有機物質や金属イオン等、分離・抽出を行う対象範囲を拡大して機能評価を行うとともに、各種分光学的手法を用いて、相分離現象の本質的な理解に向けた基礎研究を進める予定である。
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| Causes of Carryover |
本年度必要となった試薬及び実験器具等は揃えることができたため、次年度に予算を繰り越すこととした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は計画通りに予算を使用するとともに、繰り越した予算は試薬購入に充てる予定である。
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