| 研究領域 | 水圏機能材料：環境に調和・応答するマテリアル構築学の創成 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05198
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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 |
理工系
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
相良 剛光 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (60767292)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | メカノフォア / 超分子 / シクロファン / 刺激応答性発光材料 / ヒドロゲル / 両親媒性分子 / ゲル / エキシマ－ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、シクロファンの環状構造を積極活用した「シクロファン型超分子メカノフォア」を創製する。得られた超分子メカノフォアは機械的刺激により共有結合を切断することなくレシオメトリックな蛍光色変化を示す。さらに、このメカノフォアをヒドロゲルに導入することにより、機械的刺激や、温度、溶媒への浸漬によって誘起されるゲルの膨潤⇔収縮に伴い蛍光色が鮮やかに変化する水圏機能材料を創製する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、共有結合を切断することなくレシオメトリックな蛍光色変化を示す「シクロファン型超分子メカノフォア」を創製し、機械的刺激によって蛍光特性が変化する水圏機能材料を創製することを目指した。
前年度の研究において、我々は、エキシマ－蛍光を示す蛍光団を二つ環状構造に導入したシクロファン型超分子メカノフォアの概念実証を、ポリウレタンをホストポリマーとして用いて行った。この成果を踏まえて今年度は、機械的刺激による蛍光特性変化をより大きくするために、開発した超分子メカノフォアをヒドロゲルに導入することを目指した。様々なヒドロゲル作製法を試み、最終的に、ポリウレタンウレアに導入することができた。このポリウレタンウレアは主鎖にカルボン酸を持ち、含水することでヒドロゲルにすることができ、さらに、数百％まで延伸できた。メカノフォアを導入したポリウレタンウレアを含水して得られたヒドロゲルは、前年度得られたポリウレタンと比較してエキシマ－蛍光の寄与が大きくなっており、さらに、延伸によって、モノマー蛍光に対するエキシマ－蛍光の比率が低下することが分かった。さらに力を除くと元の蛍光特性が回復し、ポリウレタンで行った時と同様に、良好な可逆性があることが明らかとなった。当初の期待に反して、ヒドロゲル中でエキシマ－支配的な蛍光特性とはならなかったものの、ヒドロゲルのような水圏機能材料に超分子メカノフォアを導入し、機械的刺激によって蛍光特性変化を確認できたのは大きな進展であると考えている。今後はより親水性の分子構造を持つ超分子メカノフォアを開発し、水圏機能材料に導入し、メカノ機能を発現させる予定である。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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