2021 Fiscal Year Research-status Report
枯渇力によるジアリールエテン超分子構造体の階層的組織化と光駆動運動
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19K05400
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
東口 顕士 京都大学, 工学研究科, 講師 (90376583)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 超分子構造体 / 光反応 / ジアリールエテン / 枯渇力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光応答性ジアリールエテンをコアに有する両親媒性分子は水中で超分子構造体を形成し、光照射に伴い可逆な形態変化を示す。親水鎖のＬＣＳＴ転移に基づく不連続相転移に基づいた変形であるため、単なる屈曲などではなく例えばファイバーと球状構造の間での変形など、大幅な形態変化を可能とする。このときナノメートルサイズの構造は分子の全体形状や相互作用の異方性に依存することがわかっており、球状ミセルや棒状ミセル、二分子膜などが得られている。厚み方向のサイズは疎水部を内側に向けた二分子相当、１０ナノメートル程度であるが、全体としては数百nm程度のサイズであるため枯渇力による凝集効果が働く。
枯渇力はコロイド粒子がポリマー水溶液中に分散しているときに浸透圧駆動で働く粒子間引力であり、疎水性相互作用と同じく水相に露出する面積が最も小さくなるように粒子同士が凝集する。我々は以前、ナノファイバーがバンドルになることはもちろん、光による可逆変形性を保ち続けることを確認している。そこで球状に広がるひだ状シート（一種のベシクル状構造）を枯渇力で凝集させたところ、広さ百マイクロメートル四方のシートが多数得られるようになった。この凝集はほぼ瞬時に起こることから、外部刺激応答性を有する大きなサイズの超分子構造体、すなわちアクチュエーターとして機能する超分子構造体を得るための一つの大きな指針を得たと考えている。我々が有する全てのジアリールエテン超分子構造体に枯渇力凝集を適用可能であるため、網羅的に評価を行うことが可能である。
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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
光応答性を示す超分子構造体の枯渇力作用下での挙動について2021年度に論文発表するなど、概ね順調に推移した。
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| Strategy for Future Research Activity |
先述の通り、ポリマー水溶液にコロイド粒子が分散しているだけで作用するため、水溶性がほぼ無くポリマー（ここではメチルセルロース）とも相溶性の無いジアリールエテン超分子構造体は、どのような物であっても個活力かでの挙動を評価出来る。これまではファイバーのバンドル化やひだ状シートの積層化など、通常の調製法ではナノメートルサイズでしか得られない超分子構造体を数百マイクロメートルサイズ以上の肉眼サイズにまで異方形状を残したまま相似拡大させ、さらに可逆変化性能も保持してきた。
当初目標を達成した上で延長となった本年度は、準安定相と最安定相の制御など、一見枯渇力が作用しそうに無い系に対しても評価を行う。我々が見出して昨年度報告したこの系は、徐冷で準安定相になり急冷した方が最安定に近付くという、他に報告されている系とは逆の挙動を示す。準安定Ｊ会合体のナノ構造はファイバーで、最安定Ｈ会合体はシートであるため、その転移段階として両親媒性ジアリールエテンの分子レベルでの水溶状態を経由した物質移動、またはファイバーからシートに形態変化するための大幅なパッキング変化があるはずである。しかしファイバー状態で凝集していれば物質移動とパッキング変化両方とも抑制できる可能性があり、準安定状態を凍結させられる可能性がある。延長となった本年度にはこのような形態変化の相似拡大ではない、相転移に基づく現象への枯渇力による間接的影響について検討することを考えている。
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| Causes of Carryover |
予算使用に関して、旅費がほとんど必要とされず初年度、次年度で使用する予定であった分が残っている状態であった。無理に消耗品等に使用する必要が無かったため期間延長を申請した。研究としては前述の通り概ね順調であると見做している。
延長となった今年度の研究を遂行する上での消耗品費と、学会参加費や旅費としての使用を計画している。
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