Manipulation of Cellulose nanocrystal liquid crystal hierarchical structure toward functional development

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05199
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35020:Polymer materials-related
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: Mouri Emiko 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (60380721)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: セルロースナノクリスタル / セルロースナノクリスタル液晶 / カプセル / コアーシェル粒子 / 液晶 / 階層構造 / 円盤状粒子

Outline of Final Research Achievements

Cellulose nanocrystals (CNCs) are nano-sized anisotropic particles composed of cellulose components, and have been reported to exhibit cholesteric liquid crystallinity. If we could create a composite with an internal structure based on these CNCs, it would lead to the creation of non-toxic soft materials with high functionality. We prepared a new composite using a polyethylene glycol (PEG)-based polymer, disk-shaped coir-shell particles were obtained. Furthermore, the particles exhibited birefringence, suggesting that the intraparticle CNCs were oriented. Thus, the CNC rods were used as building blocks to assemble them into anisotropic particles of even larger size (tens of micrometers).

Free Research Field

高分子界面化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

階層的構造は生物のような複雑な機能を有するソフトマテリアルの基盤となるものであるが、人工的に構築する手段は限られている。また、一般に、等方的な構造よりも異方的な構造を構築することは困難である。本研究では、セルロースナノクリスタル（CNC）とポリエチレングリコール(PEG)系高分子からなる円盤状のコア―シェル型複合粒子を調製することに成功し、円盤内ではCNCが配向していることから、階層的かつ異方的な構造を持つ粒子の調製を達成した。また、この形状異方性に基づく電場配向性により円盤状粒子を配向させることにも成功し、CNC-円盤粒子-円盤粒子の配向という３つの階層をもつシステムを構築した。