2015 Fiscal Year Research-status Report
超精密ミクロゲル星型ポリマー：新規合成法による自在構造制御と機能の創出
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26410134
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
寺島 崇矢 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70452274)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 星型ポリマー / ミクロゲル / 両親媒性コポリマー / 一分子折り畳み / リビングラジカル重合 / 疎水性相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、分子量・サイズ・組成比・構造を狙い通りに制御した超精密ミクロゲル星型ポリマーの新規合成法の開発を目的とし、平成２７年度は以下を検討した。
１．超精密ミクロゲル星型ポリマーの合成と解析：平成２６年度に開発した手法により超精密ミクロゲル星型ポリマーを合成した。光散乱やNMR、小角X線散乱、電子顕微鏡により解析したところ、超精密ミクロゲル星型ポリマーは、動的なユニマーミセルとは異なり有機溶媒中でも10 nm以下という極めて小さな球状構造を保持することが明らかとなった。また、多元ランダム、ランダムブロックなどモノマー連鎖配列を制御した前駆体ポリマーを用いると、ミクロゲル内部の官能基分布と配置を自在に制御できることを見出した。
２. 超精密ミクロゲルブロックポリマー：超精密ミクロゲル星型ポリマーをマクロ開始剤として用い、重合、水中一分子折り畳み、分子内架橋を繰返し、異なる種類のミクロゲル空間を連結した超精密ミクロゲルブロックポリマーを合成することに成功した（ミクロゲル空間の自在連結法の創出）。
３．インプリントミクロゲル星型ポリマー：カチオン性官能基により機能化した超精密ミクロゲル星型ポリマーを用い、アニオン性色素の分子認識を検討した。ここでは星型ポリマーを合成する際、認識する色素の存在下で架橋し、その分子構造を鋳型として記憶させる分子インプリント法を適用した。このインプリントミクロゲル星型ポリマーは、鋳型色素由来の精密空孔をミクロゲルにもち、その鋳型色素を選択的に捕捉した（高選択的分子認識材料の創出）。
４. 両親媒性ランダムコポリマーの精密会合挙動の発見：上記研究の中で両親媒性ランダムコポリマーが、水中にて分子量に依らず疎水性モノマーの組成のみに依存して、一定のサイズと分子量をもつ球状ナノ会合体を形成することを見出し、現在そのメカニズムを解析中である（新たな会合現象の発見）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初平成２７年度は「１．超精密ミクロゲル星型ポリマー合成と構造解析」のみを計画していたが、当初の計画以上に研究が進んだため、当初平成２８年度に計画していた「２. 超精密ミクロゲルブロックポリマー」も同時並行して研究を進めることができた。また、平成２６年度の研究過程で「３．インプリントミクロゲル星型ポリマー」を精密合成できる可能性を見出し、実際、本ポリマーにより高選択的な分子認識材料を創出することに成功した。また平成２７年度は、研究課程の中でこれまでに全く知られていない「４. 両親媒性ランダムコポリマーの精密会合特性」を発見し、今後の飛躍的な発展が期待される。このように、当初の計画以上に研究が進展しており、上記の達成度と結論づけた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２８年度は、平成２７年度に見出した超精密ミクロゲル星型ポリマーをさらに発展させ、以下を検討する。
１．機能性超精密ミクロゲル星型ポリマーの物性と機能展開：超精密ミクロゲル星型ポリマーやミクロゲルブロックポリマーの物性を明らかにするとともに、特殊な機能創出を目指す。まず、これらのポリマーの相分離挙動を調べ、固体物性における一般的な直鎖ポリマーとの違いを明らかにする。また、ミクロゲルブロックポリマーの異種連結空間を利用し、選択的な分子捕捉や触媒反応など特殊な機能を創出する。
２．両親媒性ランダムコポリマーの精密会合挙動の評価と一般原理の確立：平成２７年度に発見した精密会合挙動の機構と一般原理を明らかにするため、各種両親媒性ランダムコポリマーを合成して、水中での会合挙動を評価する。ここでは、光散乱やNMR、小角X線散乱を用いて、会合体のサイズ、分子量、三次元構造・形態、運動性を評価・解析する。
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