| 研究課題/領域番号 |
20K22541
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0501:物理化学、機能物性化学、有機化学、高分子、有機材料、生体分子化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
姉帯 勇人 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 若手国際研究センター, ICYS研究員 (80880286)
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| 研究期間 (年度) |
2020-09-11 – 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 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | サリエント効果 / バネ状分子 / 機械的柔軟性 / 水素結合 / 分子間相互作用 / 分子内相互作用 / 分子結晶 / アクチュエータ / 電場応答 / 有機結晶 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、人工筋肉を持つロボットの研究・開発が盛んである。しかし、「応答性・力・駆動電圧・変位量」の理想値を満たす小型なソフトアクチュエータはない。本研究の目的は、人工筋肉に必要な条件を満たす、軽量で新たなメカニズム「エレクトロサリエント効果」により駆動される有機結晶アクチュエータの開発である。新規メカニズムに基づくアクチュエータを創製するため、以下の２つの点に着目した。(1)サリエント効果：外部刺激によって歪んだ結晶が瞬発的に動く現象。 (2)外部電場応答部位の導入：外部電場に応答した分子運動を導入。これら二つを組み合わせた、外部電場によって瞬間的に動く「エレクトロサリエント結晶」の作成を試みる。
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| 研究成果の概要 |
本研究の目的は、人工筋肉に必要な条件を満たす、軽量で新たなメカニズム「エレクトロサリエント効果」により駆動される有機結晶アクチュエータの開発である。そこで本研究では、バネ状分子として報告されているo-phenyleneに着目し、これに水素結合部位を導入することで、電圧で駆動する、ミクロのバネを作製する。また、アクチュエータに応用する際の障壁となり得る、有機結晶の脆さという問題を克服するため、モデル分子であるベンゼン誘導体の単結晶を用いて、耐久性が向上する置換基の検討を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
バネ状分子を用いた研究では、これまで系統だった分子設計が確立されてこなかったサリエント結晶研究に新たな分子設計を提供した点で、学術的に意義のある研究であったと考える。
一方、メチル基やハロゲンを導入したベンゼン誘導体に関する研究では、これらの結晶がワイヤーの様に曲がる事が明らかとなった。これは、有機結晶の「壊れやすい」という欠点を、置換基によって克服し得る可能性を示唆しており、有機結晶の材料としての価値を見出した点から、社会的にも意義のある研究であったと考える。
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