| 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 |
21H00392
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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 | 信州大学 |
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研究代表者 |
鈴木 大介 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (90547019)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022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)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2021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 | ナノゲル / 自己組織化 / 微粒子材料 / 化学振動反応 / 高分子微粒子 / ゲル微粒子 / 微粒子合成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
申請者が開発し、検討を続けてきた、化学反応を介してコロイド粒子の大きさや相互作用が自発的に切り替わる合成高分子ナノゲル(発動ナノゲル)を発展させ、ナノゲルを構成要素とした高次集積体に関する基礎研究を実施する。
まず、化学反応とシンクロして、ゲルが膨潤時には『球』、収縮時には『楕円』となる新規発動ナノゲルを開発する。これらの構造と機能を明確に評価し、自己組織可的手法を軸として、ナノゲル集積化を実施し、人工分子ロボットを新たに開発する。そして、既に開発が進む生体分子ロボットと比較検討を実施し、生命と人工物との類似点を見出す。
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| 研究実績の概要 |
周期的な酸化還元反応を伴う化学振動反応を活用した、人工発動ナノゲルの周期的な膨潤／収縮運動を活用し、微粒子の形状を周期的に変化させることを実現し、それらを自己組織化によって集積体を形成する事によって、巨視的な異方的な運動を示す、自律駆動ソフトアクチュエーターを実現する事を目的に実験を実施してきた。
この目的を達成するために、本年度では、硬質コア／ソフトゲルシェルから成るナノゲルを集積化させ、それらを配向性を整え集積化された異方性発動ナノゲルの作成を行った。しかし、これらは予想とは反し、マクロな動きは多少示すものの、硬質コアの存在により、体積振幅が大幅に低下してしまった。また、それらのミクロスコピックな運動挙動を評価することができずにいた。そこで、可視化できる発動ゲル微粒子の合成に立ち返り検討を行った。一連の検討の結果、水系沈殿重合法において、重合初期温度と昇温速度を変化させることにより、細胞サイズの発動ゲル微粒子を得ることに成功した。その際、特に用いる架橋剤の種類（親疎水性）が大きく影響し、そのメカニズムの解明に向けた検討も実施した。このようにして得たゲル微粒子に対して、階層構造の導入や、触媒量の制御、さらには、ゲルの主成分の制御を実施し、短周期において体積振動をオンオフすることが可能であり、更に大きな振幅を生み出す材料を見出すことに成功した。
その他、異種ゲル微粒子を混合することによる微粒子集積体の構造制御や、界面における複合化ゲル微粒子の集積化による集積構造の制御を達成することに成功した。
これらを発展させることにより、申請当初には予想していなかった、より多様な運動形態を示す人工発動ナノゲル集積体の創成に繋がると考えている。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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