| 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 |
22H04539
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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 | 京都大学 |
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研究代表者 |
寺島 崇矢 京都大学, 工学研究科, 准教授 (70452274)
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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 | ポリマーミセル / 両親媒性ランダム共重合体 / 自己組織化 / セルフソーティング / 環境応答性 / ハイドロゲル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、両親媒性高分子・ランダム共重合体が水中で自己組織化して形成するミセルを「水圏機能材料」と定義し、異なるポリマーが共存する状況下において、刺激や環境に応答して選択的にセルフソーティング(同じポリマー同士で会合)または共自己組織化（異なるポリマー同士で会合）するミセルを創出する。さらに、環境や刺激によりセルフソーティングと共自己組織化を可逆的に制御する手法を確立し、この特性を生かして、ミセルを架橋点に用いた自己修復性/選択的接着性ハイドロゲルを創出する。このように、両親媒性高分子を用いて水環境に応答してセルフソーティングや共自己組織化を実現する分子集合体の設計と材料構築を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、水のある環境で精密に自己組織化し、その環境の変化に応答する両親媒性高分子やミセルなどの分子集合体を用いた水圏機能材料を創出した。まず、複雑環境で精密に自己組織化（セルフソーティング）するミセルを創出するとともに、ミセルの動的挙動の解明や水和量の評価を行った。さらに、ミセルを架橋点に用いた自己修復性/選択的接着性ハイドロゲルや水を含むナノ構造材料の創出へと展開した。カチオン性共重合体とポリエチレングリコール（PEG）鎖をもつ共重合体の２成分混合系の自己組織化を検討し、カチオン性共重合体は、疎水性基をある一定量以上導入したPEG系共重合体と水中で共自己組織化して融合ミセルを形成し、塩を含む水中ではこの融合ミセルがカチオン性ミセルとPEGミセルへと分離することを見出した。組成分布のない両親媒性交互共重合は、水中で単分散ミセルを形成し、そのサイズ分布は従来型のランダム共重合体ミセルよりも狭くなった。このように、組成分布の低減によりミセルの精密化に成功した。また、テラヘルツ分光法により温度応答性PEG系共重合体ミセルの水和量を評価したところ、ミセルの水和量の減少とともに曇点が低くなることがわかった。さらに、動的な会合挙動を示すランダム共重合体ミセルを架橋点に用い、自己修復性と選択的な接着性を示すハイドロゲルを創出した。両親媒性高分子・ランダム共重合体は、精密なミセルを形成するのみならず、バルク状で水蒸気アニール処理をすると、側鎖の相分離により5 nm以下のドメイン間隔をもつラメラ構造を形成することを見出し、水が親水性層にインターカレーションしたラメラ構造ポリマー材料の創出にも成功した。
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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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