| 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。
2022年度は次の【A】~【E】の5つの研究項目に取り組んだ。【A】SSとHSSの合成、【B】光・熱異性化の調査と化学の確立、【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、2021年度に引き続き、高分子に導入するための様々なSSとHSSを合成した。【B】では、SSとHSSの光異性化や熱異性化などについて論文にまとめ発表した。【C】では、2021年度に引き続き、SSやHSSを主鎖に複数あるいは主鎖の中央に1つだけ有する直鎖状高分子、側鎖に有する単独重合体あるいは共重合体、架橋点間あるいは架橋点に有するゲルなどの様々な高分子の合成に成功した。【D】では、HSSを有する高分子溶液の光に対する応答の論文化に着手した。【E】では、主鎖の中央にZ体のHSSまたはE体のHSSを1つだけ有する高分子の溶液と、Z体のHSSまたはE体のHSSと高分子を混合しただけの溶液に超音波を照射し、高分子鎖を介して伝わる力でHSSが異性化するのかについて調査した。また、主鎖の中央にZ体のHSSを1つだけ有する高分子のフィルムの引張試験や密度汎関数理論（DFT）計算によっても、HSSの力に対する応答性を評価した。結果として、HSSがZ体からE体にのみ力で異性化することを見出し、論文化に着手した。
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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】では、SSとHSSの合成方法をすでに確立し、予定以上のSSとHSSを合成できた。【B】はすでに完了し、論文の発表まで進んだ。【C】でも、SSとHSSを有する高分子の合成方法を確立し、予定以上の高分子を合成できた。【D】や【E】でも論文化に着手するまで進んだ。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 |
2023年度は、【A】と【C】~【F】の5項目に取り組む予定である。【D】と【E】は論文を発表し、完了させる。
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