| 研究課題/領域番号 |
22K19208
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分40:森林圏科学、水圏応用科学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
上高原 浩 京都大学, 農学研究科, 教授 (10293911)
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| 研究分担者 |
吉永 新 京都大学, 農学研究科, 准教授 (60273489)
金森 主祥 京都大学, 理学研究科, 助教 (60452265)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2024年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | セルロース / 木材 / 表面反応 / 炭酸カルシウム / 貝殻 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
アコヤガイ貝殻の内側に存在する炭酸カルシウムのアラゴナイト結晶などの無機物を大半のリグニンが除去された木材細胞壁構造中に生成させると圧縮透明材料が得られるが、構造複合化および透明化機構の詳細が解明されていない。そこで本研究では、貝殻の真珠層と高等植物細胞壁の構造複合化の形成機構について詳細を明らかにした上で、更に高性能な構造複合化材料を開発する。「燃える・腐る・狂う」という木材の短所を克服する。透明材料としての性質を生かし、窓ガラス代替材料としての様々な材料特性を検討し暖房熱効率の向上を目指す。
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| 研究実績の概要 |
高等植物細胞壁は主にセルロース、ヘミセルロース、リグニンで構成されている。その細胞壁構造を維持しつつ、固体状態の多糖のヒドロキシ基に無機物質を捕捉するための官能基を導入する手法を検討した。
具体的には、蛍光を発するピレン基、選択的な反応性を有するアジド基をグルコースに導入し、ヒドロキシ基と合わせて、３種の官能基を有するグルコース誘導体の合成法を確立した。昨年度行なったろ紙表面へのグルコース誘導体の反応に引き続き、脱リグニン化木材およびセルロース担持QCM-Dセンサー表面へのグルコース誘導体の反応を検討した。
塩基性条件下、ヘキサメチレンジイソシアネートを固体セルロース表面のヒドロキシ基に反応させ、続いて３種の官能基を有するグルコース誘導体を反応させた。脱リグニン木材を用いた場合、細胞壁の二次壁内部が蛍光を発していることから、計画した反応が進行していることが確認できた。紙表面の反応、セルロース担持QCM-Dセンサーを用いたQCM-Dによる反応追跡を行い、表面反応を定量的に評価できる可能性が見出された。明らかとなった適切な反応条件下、オリゴアミノ酸を導入したグルコース誘導体の脱リグニン化木材への反応も行なった。
なお、広島にて2023年9月に開催されたThe 5th International Cellulose Conference (ICC2022+1)ではLiuらが本研究の成果をポスター発表し、ポスター賞を受賞した。
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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
グルコース誘導体の反応性を定量的に評価するために複数の定量法を試みた。セルロースや木材の表面反応を定量的に評価することは難易度が高く、木材加工分野では検討されないことが多いが、本研究にてその端緒として精密な分析手法を開発しつつある。
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| 今後の研究の推進方策 |
セルロース系材料の表面に、蛍光色素担持グルコース、オリゴアミノ酸担持グルコースを導入することに成功したが、最終年度である2024年度は、無機化合物を担持させ、最終目標とする木材系の無機-有機複合材料の調製および力学物性評価を行う予定である。
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