| 研究課題/領域番号 |
23K21133
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| 補助金の研究課題番号 |
21H01987 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分35010:高分子化学関連
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
今任 景一 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (80777970)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2024年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2021年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
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| キーワード | 高分子 / 分子マシン / 分子スイッチ / スマートマテリアル / 刺激応答性材料 / 高分子化学 / メカノフォア / 光化学 / メカノケミストリー / アクチュエーター / 応力検出 / 光スイッチ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
外部刺激により機械的な動きを生じる分子マシンは、アクチュエーターなどのスマート高分子材料への利用が期待されている。無秩序で高い分子運動性の部分・材料も多い高分子分野では、分子マシンの動きの大きさや速さ、安定性が重要となる。しかし、従来の分子マシンはこれらが欠けており、スマート材料開発の土台となる基礎高分子化学を調べることができなかった。さらに、機械でありながら力に対する応答もほとんど明らかにされていない。
本研究では、動きの大きさと安定性を兼ね備えた新たな光応答性分子マシンの化学とその分子マシンを有する高分子の化学を確立し、光や力に応答する新たなスマート高分子材料を開発する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、動きの「大きさ」と「安定性」を兼ね備えた光応答性の分子マシン、スティッフスチルベン（SS）とヒンダードSS（HSS）の化学とそれらを有する高分子の化学（溶液とゲル、エラストマーにおいて、光と力が高分子構造・物性に及ぼす影響）を確立し、「光」や「力」に応答する新たなスマート高分子材料（ゲルアクチュエーターと光可逆的な高感度応力検出フィルム）を開発することを目的としている。
2023年度は次の【A】および【C】~【E】の4つの研究項目に取り組んだ。【A】SSとHSSの合成、【C】SSとHSSを有する高分子の合成、【D】高分子の光に対する応答性評価、【E】高分子の力に対する応答性評価。【A】では、両末端にビニル基を有する新たなHSSモノマーを合成した。【C】では、【A】で合成したモノマーを用いた非環式ジエンメタセシス重合により、HSSを主鎖に繰り返し単位として有する新たな直鎖状高分子の合成に成功した。【D】では、HSSを主鎖に繰り返し単位として有する複数種類の直鎖状高分子について、溶液や薄膜の光異性化を調査した。特に、HSSの光異性化に起因した高分子構造の変化と、それに伴う溶液中の凝集・溶解の光スイッチングや薄膜表面の化学的性質の光スイッチングなどの興味深い現象も見出した。また、これらについて論文化も進めた。【E】では、HSSを高分子鎖中央に1つだけ有する直鎖状高分子の力に対する応答性（Z体からE体にのみ力で選択的に異性化する）について、論文にまとめて発表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
【A】~【E】の各研究項目において、予定以上に進んでいる。【A】SSとHSSの合成では、当初の計画以上の合成に成功した。【B】光・熱異性化の調査と化学の確立については、論文にまとめて発表した。【C】SSとHSSを有する高分子の合成でも、当初の計画以上の合成に成功した。【D】高分子の光に対する応答性評価では、予想外の興味深い現象も見出され、論文化を進めている。【E】高分子の力に対する応答性評価についても、論文にまとめて発表した。以上の理由により、当初の計画以上に進展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
2024年度は、主に研究項目【F】光や力に応答する新たなスマート高分子材料の開発に取り組む予定である。【D】高分子の光に対する応答性評価については、論文を発表して完結させる。
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