| 研究課題/領域番号 |
20J10548
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分35010:高分子化学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
柴田 基樹 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | 会合性高分子 / ランダム共重合体 / ミセル / ゲル / 相分離 / 高次構造 / 自己組織化 / 温度応答性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
会合性高分子は，疎水性官能基で部分的に修飾された，親水性高分子である．この種の高分子は，水中で疎水性官能基同士が凝集（会合）することで，高次構造（相分離，ミセル，ゲル等）を形成する．本研究では，一次構造（主鎖の構造や官能基の種類）が制御され，均一性の高い高次構造を形成する会合性高分子を精密合成し，得られた高分子の水溶液における高次構造およびその粘弾性的性質を測定により解析する．その後，実験結果に基づき，これらの分子論的機構を計算機シミュレーションにより解明する．この研究により，一次構造から高次構造とその物性が予測可能になるため，ニーズに応じた材料設計の指針を構築できると期待される．
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| 研究実績の概要 |
本研究課題は，疎水性官能基で部分的に修飾された親水性高分子である会合性高分子の一次構造（主鎖の構造，官能基の種類，組成など）から，この種の高分子が水中で形成する高次構造（ミセル，ゲル，相分離）を予測し，これらの構造を自在に構築する方法論を構築することを目標とする．そのために，合成・物性実験および理論による系統的調査を計画した．このような背景のもと，令和3年度は，以下の検討を行った．得られた知見は，汎用的な分子設計で高次構造を階層的に制御する指針の基礎となるという点で，学術上および材料開発上重要である．
（１）共重合体の重合度が高次構造形成に与える影響
令和2年度までに，共重合体のもつ官能基の構造と，共重合組成が，ミセルの形成挙動とサイズ，ひいてはゲル化と相分離に影響を与えることを見出した．そこで，令和3年度は，共重合体の重合度に着目し検討した．その結果，重合度が大きいほど，共重合体の組成分布が狭くなり，その結果，ミセルのサイズ分布も狭くなることが実験により明らかとなった．この結果は，理論計算によって求めた組成分布の重合度依存性と，ミセルサイズの共重合組成依存性に関し蓄積された知見で裏付けられた．また，高濃度条件において共重合体水溶液全体がゲル化するには，組成分布とミセルのサイズ分布が狭いことが必要であることを見出した．また，熱測定により，これらの高次構造が形成する過程についての定量的情報を得た．
（２）ミセルとゲルの構造解析
共重合体が形成するミセルとゲルの構造を詳細に検討すべく，小角中性子散乱の測定結果を用いて，ミセルの形状とサイズに関する情報を得た．その結果，水溶液全体がゲル化する系では，共重合体がナノサイズのミセルを形成し，ミセル同士がさらに会合することで複合体を形成することを見出した．このような階層的構造体は，ゲル化に必要なミセル間網目構造の前駆体として働くと考えられる．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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