2022 Fiscal Year Annual Research Report
Cross-linked polymer particles showing light-induced shape change
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20K05621
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
伊藤 大道 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 講師 (40363254)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 高分子構造・物性 / 高分子微粒子 / 光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では光応答性高分子微粒子の開発に関する。微粒子は実に様々な場面で利用されており、その中でも高分子微粒子は軽量であることや多様な化学種が利用可能であることを特徴としている。高分子微粒子の機能や性能は粒径や均一性、表面構造などに依存しており、用途によってこれらが作り分けられる。そして、微粒子の形状も重要なファクターであり、たとえば、球状の微粒子を紡錘状にすると細胞への取り込みや光散乱挙動が変化することが報告されている。これらの機能や性能を外部刺激、特に光刺激で変化させることができれば、遠隔で、生体温度の温和な条件でコントロールすることが可能になる。しかし、光刺激は微粒子の変形や合体を不可逆に引き起こすため、再利用のできない材料であることが課題であった。これを解決するには架橋構造を導入すれば良いが、一般に架橋高分子微粒子の合成は容易ではない。重合に伴う微粒子の形成と架橋とが同時に起こり、微粒子同士が癒着するためである。本研究では、光に応答して形状を大きく変化させ、これによって材料全体の形状や極性をも変化させることが知られてるアゾベンゼンに着目し、重合の動力学的観点から分子設計をしたところ、架橋アゾベンゼン高分子微粒子の合成に成功した。この微粒子は真球状ではなく、アゾベンゼンの配向に伴って扁球状であることが特徴である。また、この微粒子は紫外光の照射で扁球の異方性を増大させるだけでなく、引き続く可視光の照射で形状の回復挙動を示し、非架橋アゾベンゼン高分子微粒子ではなしえなかった可逆な光変形に成功した。さらに、微粒子を乳化剤として使用し、水／油の乳化／解乳化の可逆な光制御や、微粒子が水滴を取り囲むことで空気中でピンセットで持ち運べる水滴（リキッドマーブル）から光刺激で水を徐々に放出させるといった、新奇な機能性材料であることがわかり、微粒子の可逆性、再利用性にも優れていた。
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