研究課題/領域番号 |
21K05133
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研究種目 |
基盤研究(C)
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配分区分 | 基金 |
応募区分 | 一般 |
審査区分 |
小区分34020:分析化学関連
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研究機関 | 早稲田大学 |
研究代表者 |
土戸 優志 早稲田大学, 理工学術院, 講師(任期付) (40737219)
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研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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キーワード | 電荷移動錯体 / 蛍光 / メカノストレス / Charge-transfer complex / Fluorescence / Mechanostress / メカノプローブ / 応力検出 / 分子間相互作用 / 超分子化学 |
研究開始時の研究の概要 |
材料にかかるメカノストレスを室温・温和な環境下で計測する方法は、現状では大きく限られており、これを解決するような材料開発が望まれている。そこで本研究では、材料にかかるメカノストレスを検知することができる高分子として、メカノプローブを導入した高分子の創製を目指す。この高分子材料の力学的負荷に対する応答機能について評価を行い、室温・温和な環境下でも計測可能な新規のメカノストレス検出システムの開発を目指す。
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研究実績の概要 |
本研究ではメカノプローブを導入した高分子によるメカノストレス検出法の開発を進めている。本年度は、昨年度に合成したメカノストレスを検知するユニットである電荷移動錯体を用い、様々な長さのリンカー長を有する高分子を合成し、その材料物性について評価を行った。 1)電荷移動錯体を主鎖に有する高分子の合成:電子ドナーのピレンと電子アクセプターのナフタレンジイミドを、様々な鎖長のオリゴエチレングリコールをリンカーとしてつないで、タンデムに配列した分子を合成した。その分子の両末端に、ウレタン構造を有する高分子鎖を伸長させることによって、電荷移動錯体を主鎖に有する高分子を合成した。得られた高分子について、NMRやGPCにより評価を行い、目的の高分子が合成できていることを確認した。 2)電荷移動錯体を主鎖に有する高分子の材料物性評価:1)で得られた高分子について、キャスト法によってフイルム化し、ダンベル状鋳型に切り抜き、試料片を作製した。この試料片に対して励起光を照射した。試料片を引っ張ってメカノストレスを加えながらその蛍光発光挙動をCCDカメラで撮影することによって、そのメカノストレス検出機能を評価した。その結果、メカノストレスを加える前はほぼ消光していたのに対して、メカノストレスを加えていくにしたがって、ピレンに由来すると考えられる蛍光強度の上昇がみられた。このことから、得られた高分子はメカノストレスに対して応答していることが明らかになった。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究の目的は、室温・温和な環境下で材料にかかるメカノストレスを検出し得る高分子を創製することである。2年目である本年度は、メカノプローブを導入した高分子を合成し、そのメカノストレス検出能について評価を行い、ピレンに由来すると考えられる蛍光強度の上昇を確認できた。また、種々のリンカー長を有するメカノプローブ導入高分子を複数合成し、高分子構造とメカノストレス応答を系統的に評価する準備ができている。そのため、おおむね順調に進展していると判断した。
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今後の研究の推進方策 |
当初の申請計画に従って研究を進めていく。電荷移動錯体を構成するピレンとナフタレンジイミド間のリンカー長と、電荷移動錯体の形成能、メカノストレス検出能の関係について明らかにし、ここまでの研究の総括を進めていくとともに、論文投稿に向けた準備を進めていく。また、本研究で合成したメカノプローブ導入高分子についての今後の応用展開に向けて、細胞などによる微小なメカノストレスの検出が可能かどうかについて評価を進める。そこでまず、メカノプローブ導入高分子と細胞との応答挙動について評価を行う予定である。
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