| 研究課題/領域番号 |
21K05184
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分35020:高分子材料関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
登阪 雅聡 京都大学, 化学研究所, 准教授 (10273509)
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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 |
完了 (2023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: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 多分岐高分子 / 構造制御 / 凝集構造 / シミュレーション / 自己組織化 / 表面力測定 / 動的粘弾性 / ミセル / 界面物性 / エマルジョン重合 / トポロジー / ミセル形態 / 流体力学半径 / 分子設計 / 階層構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、独自に開発した手法で構造パラメータが制御された多分岐ブロックコポリマー（Hyperbranched block copolymer, HBBCP）を合成し、溶液中や固液界面に形成する凝集構造およびその物性を実験的に解析する。そうして得られた実験データから、HBBCPの構造パラメータが凝集構造形成に与える影響を、定量的に理解する。将来的には機械学習により所望の物性を発現する分子設計を行うことも視野に入れ、実験データ蓄積を行っていく。本研究の成果により、直鎖高分子では到達出来なかった、高度な粘度制御、界面構造の改質、分散性の向上、および多分岐高分子独自の新分野開拓が期待できる。
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| 研究成果の概要 |
本研究の手法で一段階合成した多分岐ポリマー（HBP）の形成過程をシミュレーションして、分子量と分岐数に関する統計的な傾向を解析することで、設計通りの生成物が得られている事を示した。直鎖の親水性ポリマーから、分岐構造を制御した疎水性ポリマーを成長させ、得られたミセルの形態変化から、分岐構造が凝集構造の形態制御に用られることを示した。基板表面の凝集状態に関しては、HBP溶液を微小ギャップ間に挟んで表面力測定を行い、応力が急上昇する「ハードウォール距離」は、HBPが直鎖ポリマーの二倍程度という結果を得た。動的粘弾性測定により、分岐の導入による粘度低下と、末端ブロックの相互作用が示された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
我々の開発した新しいHBP合成法が、ほぼ設計通りに構造を制御する有用な方法であることを示した。この方法で合成した多分岐ブロックコポリマー（HBBCP）がミセルなどを自己組織化する際、分岐がどの様な効果を及ぼすかについて定量的な理解を進展させた。また、新規な形状のベシクルが形成される事を見出し、有効な薬剤単体としての可能性が見出された。さらに、HBPが境界潤滑での摩擦提言に有効であると示された。エマルジョン重合をHBBCP合成に適用することで、効率的合成を可能とした。
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