2020 Fiscal Year Annual Research Report
Hydrogels Formed by 3D Polymer Networks with Ultimate Structural Regularity and Tunabilty
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19F19366
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
石田 康博 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, チームリーダー (20343113)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
ZHAN YIYANG 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2019-11-08 – 2022-03-31
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| Keywords | ヒドロゲル / 高分子ゲル / 疎水性相互作用 / 自己集合 / 高分子網目 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、新原理に基づく超分子6量体「分子ほぞ」ナノキューブ(候補者の博士研究)を手がかりに、究極的に構造制御された3次元ポリマ ー網目により形成される高分子ケゲルの開発・評価・応用を行う。高分子ゲルの網目構造を制御しユニークな物性へとつなげる研究は、この20年間で飛躍的な進歩を遂げたが、ほとんどの網目構造は確率論的な過程で合成されるが故の構造不明確さを持ち、このことが高分子ゲルの物性を 損なうだけでなく、物性の理論的理解の足かせにもなってきた。「分子ほぞナノキューブ」を分岐点とする網目は、分岐数・分岐間距離・分岐 安定性の自在な制御を可能としうる。
今回、コンバージェント法により、「分子ほぞナノキューブ」から高分ゲル網目の形成を検討した。すなわち、2つの歯車型両親媒性分子を親水性の直鎖状 ポリマー(現時点ではポリエチレングリコールを想定)を連結した後、これを水に溶解し、歯車型両親媒性分子のキューブ形成を促すことにより、三次元網目構造の形成を行い、ヒドロゲルを得た。その際、高温から低温へと除冷する、あるいは、水とメタノールとの混合溶媒から徐々に水の含量を上げていく、といった工夫により、可能な限り欠陥の少ない網目を形成するよう、反応条件の最適化を行なった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
コンバージェント法により、想定以上に優れた力学的性質を示すヒドロゲルが得られた上に、その合成法の最適化により系統的な知見が得られたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
一昨年度および昨年度の研究で開発されたヒドロゲルについて、小角X線散乱、圧縮試験、レオロジー試験、拡散試験、膨潤試験を通じ、その 構造や基礎物性を総括的に精査する。加えて、高分子網目の架橋点が超分子構造で出来ていることを生かし、今回のヒドロゲル の自己修復性を検証する。さらに、高分子網目の架橋点の内部に蛍光色素を導入し、ヒドロゲルを大変形させながら蛍光スペクトルを同時測定することで、変形時よる高分子網目のダメージの可視化に挑戦する。
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