| 研究課題/領域番号 |
21K20527
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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 | 東京大学 |
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研究代表者 |
周 泓遥 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (20902092)
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| 研究期間 (年度) |
2021-08-30 – 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 |
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | アクチュエーター / ゲル / 酸化還元反応 / ソフトアクチュエーター / レドックス応答 / 超分子化学 / レドックス反応 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
アクチュエーターとは熱・電気・磁気・光などのエネルギーを運動エネルギーへ変換する材料を指し，とりわけ電気エネルギーを利用して動くアクチュエーターは集積回路，各種センサー，小型カメラや電池を搭載して移動するロボットに用いられている。ロボットの開発によって，飲み込み式の内視鏡，ドラッグデリバリー，災害地区や人が立ち入れない狭い隙間の無人探査など，医療から防災まで幅広い応用が可能となる。しかし，これまでに報告されてきたアクチュエーターは数ボルト～数キロボルト程度の大きな電圧を印加する必要があった。本研究では，数百ミリボルト程度の小さな電圧に応答して，可逆的に膨潤／収縮するポリマーゲル材料を開発する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では水に溶ける高分子同士を繋ぎ合わせることでゲルを作製し，電気を印加することによって体積が自在に変化する機能性材料を開発した。体積が変化する仕組みは，電気の印加によって酸化還元反応をゲル内部で発生させ，反応によって生成した化合物が高分子と相互作用する際に，水分子との親和性が変化するために，電気に応答してゲル中へ水が出入りすることに基づく。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では，ゲルを構成する高分子とそれと相互作用する化合物を混ぜることによって，高分子鎖が螺旋状の構造をとることが明らかとなった。さらに，酸化還元反応によって高分子との相互作用の強さが変化するために螺旋構造を壊したり，再構築させたりすることが可能であると示唆された。本研究で開発した高分子を架橋することで作製されるゲルは電気をかけることで体積が変化するという新しい機能性を開拓しただけでなく，高分子鎖が収縮時に秩序正しい螺旋構造をとることを明らかにした点においても学術価値が非常に高いと言える。
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