2021 Fiscal Year Research-status Report
セルロースナノクリスタル液晶の自在な階層的配向制御と機能発現
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21K05199
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
毛利 恵美子 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (60380721)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | セルロースナノクリスタル / 微粒子 / 液晶 / 高分子 / コアーシェル粒子 / 階層構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
セルロースナノクリスタル（CNC）と呼ばれるセルロースナノロッドは、セルロース成分からなるナノサイズの異方性粒子であり、一定濃度以上でコレステリック液晶性を発現することが報告されている。このCNCを用いて、複雑な内部構造を有する構造体を創出することができれば、無害・安価で高機能性を有するソフトマテリアルの創出に繋がると考え、これまで自己組織化析出（ＳＯＲＰ）法を基盤に、CNC-高分子複合粒子を調製してきた。その成果の一つとして、「CNC成分がコア、高分子成分がシェル」となる粒子と、「高分子成分がコア、CNC成分がシェル」となる粒子の２種類を作り分ける方法を確立した。しかし、この手法で調製したこれらの粒子は化学結合で各成分が結合しておらず、溶媒環境によっては再度溶解する特性を持つ。そこで、今年度は、このコア―シェル粒子の粒子内で架橋反応により、粒子構造を保持した状態で様々な溶媒や高分子マトリックスへの分散が実現できると考え、両末端にビニル基を有するポリエチレングリコールを用いて、粒子調製および架橋反応を行った。その結果、実験条件の調整により、再分散可能な微粒子を調製することに成功した。また、この複合粒子は、液晶性を示す複屈折性を示した。これらの粒子に対して電場を印加すると、その複屈折が大きく変化し、粒子の配向状態が変化していることが示唆された。ことから、今後本手法を用いて、粒子の向きを操作できると考えられる。
さらに、数種類の異なる高分子種についてもCNCとの複合粒子の調製に成功しており、本手法の一般化を達成しつつある。
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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
数種類の高分子を用いて粒子調製を行い、現象の一般化が確立されつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
合成したCNC―高分子系コア―シェル粒子を１つのビルディングブロックとして扱い、粒子を自在に配列・配向させることで、より高次の構造を構築することができると考えている。これまでに得られた結果より、電場の印加により、粒子の配向を操作できることが明らかになっている。今年度は、個々の粒子の配向のみではなく、集積した粒子の配向を実現する。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍により、予定していた海外出張が取りやめになったことおよび、本年度、独立基盤形成支援が得られたことに伴い当初の使用計画を変更したため、次年度使用額が生じた。
独立により学生の人数が増加したことから、本年度の予算は、実験器具の増強等に充てる予定である。
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