2021 Fiscal Year Research-status Report
基材への吸着と二次元分子配列を強相関させた新規界面活性剤型防錆剤の創出
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18K04862
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
山田 哲弘 千葉大学, 教育学部, 教授 (40182547)
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2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | トリスヒドロキシアミノメタン / トリロイシン型両親媒性分子 / 単分子膜コーティング / SAM膜 / ロイシンファスナー / ガラス基板の撥水化 / 防錆効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，当初糖基とオリゴグリシン基を併せもつ両親媒性分子を用い，二次元面内における分子の稠密配列形成とその構造固定をオリゴグリシン基間に形成されるポリグリシン(PG)II構造で達成するとともに，この二次元分子薄膜を糖基の水酸基で鉄表面に吸着させることで，分子一層でありながら高い防食効果を有する新規なコーティング(ナノコーティング)剤を開発することを目的とした。しかしながら令和2年度までの研究の結果，二次元面内における分子の稠密配列形成は多重水素結合とアルキル基の入れ子構造が直交して二次元ネットワークを形成するトリロイシン型両親媒性分子の方がPGII構造を形成するトリグリシン型両親媒性分子より優れていること，嵩高い糖基よりもトリスヒドロキシメチルアミノメタン(THAM)を親水性頭部とした方が二次元稠密性を達成する上で有利である結果が得られた。そこでTHAMを導入する合成方法は確立できたことから，THAMを有する一鎖型トリロイシン型両親媒性分子を合成しπ－A isothermを作成したが曲線はなだらかであり分子は水面上に立ち上がっていないことが示唆された。それがTHAMの影響かを調べるために，現在疎水鎖構造を一鎖型から二鎖型に変えた分子とアルキル鎖をパーフルオロアルキル鎖に変えた分子を合成しており，それら疎水性を向上させた分子を用いてπ－A isothermを測定することにしている。したがって，当初の計画は大きく変更せざるを得ない状況となっている。その一方で新たに合成したTHAMを有する一鎖型トリロイシン型両親媒性分子のクロロホルム溶液にガラス基板を浸漬するとガラス基板は著しい撥水性を有するに至ることがわかり，この分子はガラス上に優れたSAM膜を形成することが示唆された。そこで現在このSAM膜についても構造を解析するとともに鉄基材へのSAM膜形成を検討している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究実績概要に記載の通り，当初計画した分子は目的とする防錆効果を有さないことが明らかになったため，計画より遅れていると言わざるをえない。しかしながら防錆作用を期待できる別の分子構造に目星がつけられたことと，一連の分子合成の方法を確立できた点から，研究遂行に見通しは持てる状況にある。さらに，防錆とは異なるがガラス基材への撥水性付与に優れた分子を合成できたことは，計画外での大きな研究の進捗であり単分子膜による表面改質という大きな目標達成に関しては極めて有意義な成果が得られたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
親水性頭部にTHAMを有する両親媒性分子について，疎水鎖構造を一鎖型から二鎖型に変えた分子とアルキル鎖をパーフルオロアルキル鎖に変えた分子を合成しており，それら疎水性を向上させた分子を用いてπ－A isothermを測定する。単分子膜が形成されれば鉄基材に転写して防錆効果を調べる。また親水性頭部にTHAMを有する両親媒性分子がガラス基板上に優れたSAM膜を形成することが示唆されたことにより，他の分子で単分子膜コーティングした場合と撥水性の性能比較を行う。とりわけ親水性頭部にTHAMを有し，疎水鎖にパーフルオロアルキル鎖を有する両親媒性分子には撥水性のみならず撥油性も期待できる。洗浄に伴う脱着の程度なども含め詳細な検討を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
新型コロナ感染症拡大防止に伴う移動制限のため，共同研究者（京大化研:長谷川 健 教授）との研究打ち合わせができていない状況です。そのため京都出張旅費を主たる理由とする経費の執行が留保されています。
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