Photoinduced deformation of photomobile polymer materials in liquid nitrogen

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05171
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35010:Polymer chemistry-related
• Research Institution: Chuo University
• Principal Investigator: Ube Toru 中央大学, 研究開発機構, 機構准教授 (80613364)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 架橋高分子 / 光異性化 / 光アクチュエーター / 極低温 / ブリッジアゾベンゼン

Outline of Final Research Achievements

Polymers that show macroscopic deformation upon irradiation with light are feasible as soft actuators. In this study, photomobile polymer materials were developed, which can deform under cryogenic conditions in response to light. By introducing bridge azobenzene moieties in crosslink chains, polymer films showed photoinduced deformation even in liquid nitrogen. This result suggests that deformation of macromolecules can be induced by light even under cryogenic conditions where thermal molecular motions are frozen.

Free Research Field

高分子化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来，温度・熱・電気・光・湿度・pHなど様々な刺激に応答して変形する高分子が報告されてきたが，これらの変形は分子の熱運動を前提とするものあり，分子運動が凍結される極低温環境での変形誘起は困難であった。本研究では，極低温条件でも光異性化可能なフォトクロミック分子を用いることにより，液体窒素中における光変形の誘起を可能にした。すなわち，熱運動が凍結された条件においても光により高分子の変形および運動を誘起できることを明らかにした。これにより，多様な条件下における刺激応答高分子の利用可能性を見出した。