Development of Gating Nanocylinder-channel Membrane by Introducing Thermo-responsive Polymer Block to the Interface of Microphase-separated Structure

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K05212
• Research Institution: Kochi University
• Principal Investigator: 波多野 慎悟 高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 講師 (70397157)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 両親媒性ブロックポリマー / ミクロ相分離 / 液晶 / 感温性ポリマー / 透過膜 / ナノチャネル / ゲート機能

Outline of Annual Research Achievements

親水性ポリマーとしてポリエチレンオキシド（PEO）、ゲート機能感温性ポリマーとして側鎖にジエチレングリコールモノエチルエーテル基を有するポリメタクリレート（PDEGMA）、疎水性側鎖液晶型ポリマーとして側鎖にスチルベン骨格を有するポリメタクリレート（PMA(stb)）といった３種の高分子ユニットから成る両親媒性トリブロックターポリマー（ATBP）を合成した。
前年度の研究では、作成した膜がPEOとPDEGMAから成る親水性ドメインが膜面内を貫通する形でシリンダー構造を形成していることを確認し、ローダミン6Gの透過実験により、シリンダー空間が温度応答性ゲート機能を示すことを明らかにした。
本年度の研究では、シリンダーがどの程度の大きさの分子まで透過できるのか、その分画サイズを検討するために、分子量約2000と11000のPEOを用いた透過実験を行った。分子量約2000のPEOはシリンダー内と透過することができ、ゲート機能の評価となる40℃と25℃での透過量の比は約1.87であった。前年度のローダミン6Gの透過における透過量の比は約1.92だったため、この分子量の領域ではゲート機能が十分に生きていることが分かった。分子量11000のPEOの透過実験では、40℃の条件でも透過を確認することができなかった。分子量2000と11000のPEOの流体力学半径はそれぞれ約1.1nmと3.0nmである。従って今回開発した膜では、3nm以上の粒子は透過できず、1.1nm程度の大きさの粒子であればゲートの開閉が機能することが示された。