| Project/Area Number |
22KJ1275
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| Project/Area Number (Other) |
21J21969 (2021-2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 35030:Organic functional materials-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
村松 達也 東京工業大学, 物質理工学院, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | メカノフォア / 超分子化学 / 刺激応答性材料 / ヒドロゲル |
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| Outline of Research at the Start |
近年、メカノフォアと呼ばれる機械的刺激に対して様々な応答を示す分子骨格が盛んに研究されている。申請者らのグループは、微弱な力に応答でき、かつ高い可逆性を示すロタキサン型超分子メカノフォアを開発してきた。しかし、合成にかかるコストが高く、また合成が煩雑であるため、大量生産に適していなかった。これらの問題を克服するため、本研究では、機械的刺激により環状ホスト分子の金属イオンの包含・放出を制御することで、新たな超分子メカノフォアの開発を目指す。また、超分子メカノフォアが機械的刺激に対して発光特性変化を示すために必要な力の大きさを一分子レベルで定量評価する方法の確立も目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、昨年度に引き続き、環状ホスト分子を用いた超分子メカノフォアの合成を行い、その機械的刺激に対する発光挙動を調査した。昨年度に確立した、ロタキサン型超分子メカノフォアをヒドロゲルへ導入する方法を基に、本環状ホスト分子をヒドロゲルに導入し、陽イオンを分散したときの蛍光特性変化を観察したが、狙い通りの発光挙動は観察されなかった。この原因として、ヒドロゲル内に多く存在する疎水部位に本分子が取り込まれてしまうことが挙げられた。そこで、より親水的な部位が多いダブルネットワークゲルなどのヒドロゲルへ本環状ホスト分子を導入し、発光挙動を精査した。しかし、いずれのヒドロゲルにおいても、機械的刺激に対して蛍光特性は変化せず、本分子がメカノフォアとして機能しないことが示唆された。
また、原子間力顕微鏡と全反射照明顕微鏡を同時に用いた、一分子レベルにおける超分子メカノフォアの発光挙動を解析する方法についても、昨年度に引き続き検討を行った。これまでは釣り上げ試験において、ガラス基板上に導入された超分子メカノフォアを含むポリマー鎖をカンチレバーがうまく釣り上げることができない問題点があった。そこで、本年度はカンチレバー側にポリマー鎖を導入する手法を試みた。釣り上がる確率は上昇したものの、試料の調製が困難であり、再現性のあるデータを得ることができなかった。
残念ながら本研究の当初の目的を達成することは叶わなかったが、本研究を通して、当研究室が開発している超分子メカノフォアを様々なヒドロゲルやダブルネットワークポリマーといった材料に導入する方法を確立できたことは、今後の超分子メカノフォアの分野の発展に大きく貢献したと考えている。
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