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2次元高分子は、平面状に広がったネットワーク構造をもち、そのトポロジーと異方性から従来の直鎖状高分子とは異なる物性の発現が期待されている。私たちは、多孔性金属錯体 (MOF) のスリット状細孔を鋳型として、単分子厚の2次元高分子ネットワークを合成する手法を開発している。本研究では、0.8 nm幅の細孔内にモノマーとしてメタクリル酸メチル (MMA) と架橋剤を導入して重合を行った後に、MOFから取り出し、加水分解することで2次元ポリアニオンネットワークを合成した 。加水分解率を調整でき、ポリアニオン組成 (メタクリル酸組成) の大きい化合物ほど高いガラス転移点を示した。また、水溶液中では、2次元ポリアニオンネットワークの粒子サイズにpH応答性が見られた。
側鎖にカルボン酸を有するポリアニオンは、湿布剤などのヒドロゲル基材として用いられる。従来の鎖状高分子からなるヒドロゲルに比べて、カチオン添加により、2次元ポリアニオンがゲル形成にどのような影響を与えるかについて調査した。動的粘弾性測定の結果、二次元高分子では粘稠性液体となっていることが分かり、薄層シート構造のために、Al3+ による分子内架橋が優勢となり、分子間架橋が抑制され、その結果ゲル化が抑制されたと考えられる。したがって、鎖状体から生成されるヒドロゲルとは明らかに異なって、液状の性質を与える物性制御剤としての応用可能性を示した。
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