| 研究領域 | 発動分子科学：エネルギー変換が拓く自律的機能の設計 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H05381
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
複合領域
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
細野 暢彦 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 講師 (00612160)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 多孔性金属錯体 / 多孔性配位高分子 / MOF / 高分子材料 / 力学物性 / 複合材料 / ナノ空間材料 / 力学応答 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
筋肉の運動単位であるアクチンとミオシンの滑り込み運動は、アクチン上のタンパク質にカルシウムイオンが結合することによって引き起こされ、効率よく筋収縮および硬化を達成している。このような自然界の機能発現には、骨格を成す分子構造はもちろん、その分子素子が活動するナノ空間が重要な役割を担っている。
本課題では、金属―有機構造体（Metal-Organic Framework: MOF）の持つナノ空間をデザインし、MOF細孔内への高分子鎖の包摂現象を原動力とする新しい発動分子システムを実現する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、ナノ空間材料を利用し、生体の筋繊維の応答メカニズムを模倣した新しい発動分子システム・力学応答材料の実現に挑む。具体的には 、金属―有機構造体(Metal-Organic Framework: MOF)の細孔内への高分子鎖が包接し吸着する現象を利用し、高分子の吸着エネルギーを力学エ ネルギーへと変換し発動する分子システムを開発するものである。
本研究は、1. MOFへの高分子包接現象の熱力学・速度論の解明、2. MOF/高分子複合材料による発動システムの開発と刺激応答性の評価、を目的として研究を進めた。
前年度に引き続き本年度も項目1について検討を行った。前年度までに、分子量400万を超える超巨大高分子までもがMOFの細孔内へと自発的に侵入し包接されることが明らかとなっている。この超長鎖高分子のMOF細孔への包接という発見に基づき、項目2の高分子との複合化を検討した。結果、高分子とMOFが複合化されたフィルムを得ることに成功した。種々の測定により高分子鎖がMOF細孔内を貫通していることが示され、目的とした構造が得られていることを確認した。得られたフィルムのレオロジー測定および引張試験による力学物性試験を行い、内部構造と力学物性の相関を関連付けることに成功した。今後、物性の最適化を行うことでMOFの多彩なデザイン性を活かしたさらなる高機能化が見込まれる。なお、本年度はMOF細孔への高分子包接原理に基づいた高分子の新しい分離技術の開発にも成功し、関連する成果を多数上げることができた。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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