高分子化したイオン液体に束縛された水分子数の可逆的な制御

• 研究課題/領域番号: 26248049
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 高分子・繊維材料
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 大野 弘幸 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00176968)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 40,820千円 (直接経費: 31,400千円、間接経費: 9,420千円); 2016年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円); 2015年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円); 2014年度: 20,410千円 (直接経費: 15,700千円、間接経費: 4,710千円)
• キーワード: イオン液体 / 相転移 / 水和水 / 高分子電解質 / 温度依存性 / 可逆変化 / 高分子 / ゲル / 温度応答 / 水和 / 脱水和 / 高分子ゲル / LCST

研究成果の概要

水と下限臨界溶解温度(LCST)型の相転移を示すイオン液体を各種合成し、それらの重合後の物性と構成イオン液体種の関係を明確にし、水とLCST型の相転移を示す高分子の作製と相転移温度の制御に成功した。架橋剤を適切に選択することで、わずかな温度で水を吸脱着するゲルの作成も行った。相転移に伴いゲルの物性を変化させる課題に挑戦し、海水と同程度の塩濃度にしたNaCl水溶液中でもLCST型の相転移を示すゲルも設計できた。さらに、Co(Ⅱ)イオンなどの金属イオンを吸着し、純水のみを排出するゲルの作成にも成功した。本研究を通じて、様々な機能を付与できるイオン液体ゲルの作成指針を確立することができた。

研究成果

• [国際共同研究] Universidade de Aveiro(ポルトガル)
• [国際共同研究] Imperial College(英国)
• [雑誌論文] Rheopectic gel formation of temperature and shear stress responsive ionic liquid/water mixtures (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukaya, T. Nakano, and H. Ohno
  • 雑誌名: Australian J. Chem. 巻: 70 号: 1 ページ: 74-78
  • DOI: 10.1071/ch16228
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 1.A Thermoresponsive poly(ionic liquid) membrane enables concentration of proteins from aqueous media (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Kohno, D.L. Gin, R.D. Noble, and H. Ohno
  • 雑誌名: Chem. Comm. 巻: 52 号: 47 ページ: 7497-7500
  • DOI: 10.1039/c6cc02703b
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Design and control of LCST behaviour of zwitterion/aqueous Broensted acid mixtures (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Mieno, Y. Kohno, S. Saita, and H. Ohno
  • 雑誌名: Chemistry - A European J. 巻: 22 号: 35 ページ: 12262-12265
  • DOI: 10.1002/chem.201683561
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thermoresponsive poly(ionic liquid)s in aqueous salt solutions: The salting-out effect on their phase behaviors and water absorption/desorption properties (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Okafuji, Y. Kohno, and H. Ohno
  • 雑誌名: Macromol. Rapid Communication 巻: 印刷中 号: 14 ページ: 1130-134
  • DOI: 10.1002/marc.201500752
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A fine tuning of LCST-type phase transition of poly(ionic liquid)s in water (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Deguchi, Y. Kohno, and H. Ohno
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 44 号: 3 ページ: 238-240
  • DOI: 10.1246/cl.141016
  • NAID: 130004712954
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reversible water uptake/release by thermoresponsive polyelectrolyte hydrogels derived from ionic liquids (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Deguchi, Y. Kohno, and H. Ohno
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 51 号: 45 ページ: 9287-9290
  • DOI: 10.1039/c5cc02189h
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Is seven the minimum number of water molecules per ion pair for assured biological activity in ionic liquid/water mixtures? (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Ohno, Kyoko Fujita, Yuki Kohno
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 印刷中 号: 22 ページ: 14454-14460
  • DOI: 10.1039/c5cp00768b
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thermoresponsive polyelectrolytes derived from ionic liquids (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuki Kohno, Shohei Saita, Yongjun Men, Jiayin Yuane and Hiroyuki Ohno
  • 雑誌名: Polymer chemistry 巻: 6 号: 12 ページ: 2163-2178
  • DOI: 10.1039/c4py01665c
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ammonium based zwitterions showing both LCST- and UCST-type phase transitions after mixing with water in a very narrow temperature range (2014)
  • 著者名/発表者名: Shohei Saita, Yuki Mieno, Yuki Kohno, and Hiroyuki Ohno
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 50 号: 97 ページ: 15450-15452
  • DOI: 10.1039/c4cc06210h
  • 査読あり
• [学会発表] 1665.温度応答性イオン液体由来ハイドロゲルのタンパク質吸着挙動の評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 濱健一郎、岡藤亮佳、大野弘幸
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶應義塾大学 日吉キャンパス （神奈川県横浜市港北区）
• [学会発表] 温度応答性ホスホニウム型イオン液体由来高分子電解質ゲルによる重金属イオンの抽出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大隈崇裕、岡藤亮佳、河野雄樹、大野弘幸
  • 学会等名: 第65回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場・展示場 (兵庫県神戸市中央区)
• [学会発表] Development of ionic liquids that show LCST-type phase transition with water (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Ohno and Y. Kohno
  • 学会等名: Gordon Research Conference, Ionic Liquids for Future Technologies
  • 発表場所: Sunday River Hotel, Newry, ME, USA
  • 国際学会
• [学会発表] イオン液体由来ハイドロゲルのLCST型相転記挙動に及ぼす塩濃度の効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡藤亮佳、河野雄樹、大野弘幸
  • 学会等名: 第7回イオン液体討論会
  • 発表場所: 金沢市文化ホール (石川県金沢市)
• [学会発表] Phase behavior of polyampholytes derived from ionic liquids showing LCST-type phase change in water (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Okafuji, Y. Kohno and H. Ohno
  • 学会等名: 11th SPSJ International Polymer Conference
  • 発表場所: 福岡国際会議場 （ 福岡県福岡市博多区）
  • 国際学会
• [学会発表] Control of temperature-driven phase change of ionic liquid/water mixtures (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Ohno
  • 学会等名: International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
  • 発表場所: International Congress Centre, Honolulu,Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] 温度により可逆的に相状態を制御できるzwitterion/水二相系の設計 (2015)
  • 著者名/発表者名: 三重野裕貴、大野弘幸
  • 学会等名: 第6回イオン液体討論会
  • 発表場所: 寒梅館、同志社大学、京都、京都府京都市上京区御所八幡町
  • 年月日: 2015-10-26
• [学会発表] Polymerized ionic liquids: From ion conductive materials to water pump (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Ohno
  • 学会等名: 250th ACS National Meeting
  • 発表場所: Boston Convention and Exhibition Center, Boston, MA, USA
  • 年月日: 2015-08-16
  • 招待講演
• [学会発表] Some unique properties of ionic liquid/water mixtures (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Ohno
  • 学会等名: Royal Society of Chemistry, Molten Salt Discussion Group, Summer Research Meeting 2015
  • 発表場所: Fitzwilliam College, University of Cambridge, England
  • 年月日: 2015-08-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 1555.水と混合後LCST型とUCST型の相転移を示すzwitterionの設計 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三重野裕貴、税田祥平、大野弘幸
  • 学会等名: 第5回イオン液体討論会
  • 発表場所: 神奈川県 横浜シンポジア
  • 年月日: 2014-10-28 – 2014-10-29
• [学会発表] 1554.Functionalisation of ionic liquids realised by the control of hydrophobicity/hydrophilicity balance (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Ohno
  • 学会等名: 4th Asia Pacific Conference on Ionic Liquids and Green Processes
  • 発表場所: オーストラリア、シドニー
  • 年月日: 2014-09-28 – 2014-10-01
  • 招待講演
• [学会発表] 1542.LCST型相転移を示すイオン液体由来高分子ハイドロゲルの設計 (2014)
  • 著者名/発表者名: 出口由希、大野弘幸
  • 学会等名: 第63回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎県 長崎大学
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] 1532.Design and control of ionic liquid/water mixtures showing LCST-type phase transition (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Saita and H. Ohno
  • 学会等名: 2nd International Conference on Ionic Liquids in Separation and Purification Technology
  • 発表場所: カナダ、トロント
  • 年月日: 2014-06-29 – 2014-07-02