| 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 |
22H04525
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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 | 東京大学 |
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研究代表者 |
杉原 加織 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (60740800)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | メカノクロミックポリマー / ポリジアセチレン / 原子間力顕微鏡 / 摩擦力顕微鏡 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
メカノクロミック素材は、外部から力を加えることで色を変えたり発光したりする材料のことである。その中でもポリジアセチレンは比較的高感度であり、抗体を付加することでウィルスなどの抗原を色によって検出する安価なコロナ検査薬などが開発されている。本研究では、ポリジアセチレンがどの向きに、どの程度の力を加えることでどれだけ発光するのかという「力と発光の相関」が水分子の存在でどのように変化するのかを、近年自身で開発したナノ摩擦力顕微鏡を導入し世界で初めて解明する。ポリジアセチレンの水溶液中での特性を定量的にナノスケールで解き明かすことで、バイオセンサ感度向上を前進させる意義がある。
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| 研究実績の概要 |
メカノクロミックポリマー、ポリジアセチレンがどの向きに、どの程度の力を加えることでどれだけ発光するのかという「力と発光の相関」が水分子の存在でどのように変化するのかを、近年自身で開発したナノ摩擦力顕微鏡を導入し世界で初めて解明した。ポリジアセチレンは比較的高感度であり、抗体を付加することでウィルスなどの抗原を色によって検出する、現存のものより安価なコロナ検査薬などバイオセンサ開発が進められている。本研究で得られる「水中でどのようなタイプの力に特に反応するのか？」という情報を元に、ポリマーに組み込むレセプターの位置や角度をコントロールすることで、検出物質の付着が発光を効率良く誘起させるようにセンサをデザインし、メカノクロミック・バイオセンサ感度向上を前進させる意義がある。本研究の鍵となるのが近年私の研究室で精度を向上した、ナノ摩擦力顕微鏡という基盤に対して水平・垂直両方の力をナノスケール制御する手法である。ナノ摩擦力顕微鏡と蛍光顕微鏡のダブル・セットアップを水中で稼働させ、ポリジアセチレンの「力と発光の相関」を定量的、異方的、ナノスケール、水溶液中で解明した。イオン濃度やpHを変化させながら「力と発光の相関」を測定することで、ポリジアセチレンの力感度がイオン濃度・pHによって制御できることを発見した。メカノクロミックポリマーを初めて水圏機能材料という視点で捉えることで、その感度・選択性を水によってコントロールするという新たな発想にもとづき、エンジニアリングの可能性を拡張した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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