| 研究課題/領域番号 |
21K13892
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連
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| 研究機関 | 奈良工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
松本 充央 奈良工業高等専門学校, 物質化学工学科, 特命助教 (00898463)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | 温度応答性高分子 / 相分離 / 光ピンセット / 光圧 / 光熱効果 / プラズモン / 液-液相分離 / 顕微分光分析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、光ピンセットによって形成・捕捉される特異な相分離構造を有する高分子液滴の形成メカニズムを解明することを目指す。捕捉用光源として用いるレーザー光の電場強度分布を時空間的に制御し、その際に形成される液滴の構造を顕微鏡観察と顕微分光分析法を駆使して分析する。そして、液滴の相分離構造を光圧によってマイクロスケールで自在に制御する技術を確立する。
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| 研究成果の概要 |
温度応答性高分子であるポリ（N-イソプロピルアクリルアミド）（PNIPAM）水溶液に対して近赤外レーザーを集光すると、光熱効果による局所温度加熱によって、高分子リッチなマイクロ液滴が形成され、光圧によって捕捉される。一方、同様の光捕捉実験をポリ（N,N-ジエチルアクリルアミド）に対して実施すると、特異な多相構造を有するマイクロ液滴が掲載される。本申請課題では、金コロイドによるプラズモン共鳴を組み合わせることで、PNIPAMを用いた場合でも独特なミクロ構造を有する高分子液滴が形成されることを見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究における光ピンセットを用いた温度応答性高分子水溶液の相分離の誘起は、通常の定常過熱による相分離とは異なり、非平衡状態における特異な現象であると考えられる。このような環境は、近年注目されている細胞内液-液相分離現象と酷似していることから、本現象は高分子科学や光学において学術的に興味深いだけでなく、細胞内の生体高分子の振る舞いなど生命現象の理解にも資する可能性がある。また、光ピンセットによる局所温度・電場勾配といった外場と分子間相互作用とのカップリングによって高分子液滴内部のマイクロ構造を自在に制御することができれば、任意の機能を付与したマイクロ液滴の創出といった応用が期待できる。
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