• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2016 年度 実施状況報告書

イオン液体の水和制御に基づくインテリジェント高分子電解質の開発と機能開拓

研究課題

研究課題/領域番号 16K17954
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

河野 雄樹  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 化学プロセス研究部門, 研究員 (00772964)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードイオン液体 / 高分子電解質 / インテリジェントマテリアル
研究実績の概要

構成イオン種に重合基を持つ重合性イオン液体を設計・合成し、種々の外部環境変化で水和状態をスイッチングできるインテリジェント高分子電解質の開発を進めた。まず、外部因子として温度変化に着目し、合成した重合性イオン液体を水と混合した際の相挙動の温度依存性について、濁度測定を用いて評価した。その結果、構成カチオンに4級ホスホニウムカチオン、4級アンモニウムカチオンを持ついくつかの重合性イオン液体に、昇温により相分離する下限臨界溶解温度(lower critical solution temperature; LCST)型の相挙動が認められた。さらに、これら重合性イオン液体を高分子化した高分子電解質もまた、LCST型の相挙動を示すことを確認することができた。そこで、得られた重合性イオン液体に適切な架橋剤、重合開始剤を用いて膜化し、膜内に溶解する含水量を測定したところ、LCST挙動に由来する含水量変化を観察することができた。中でも、構成アニオンにスチレンスルホン酸を用い、カチオンにアルキル鎖の異なる2種のホスホニウムカチオンからなる重合性イオン液体を共重合した高分子電解質フィルムは、室温付近の温和な昇温により、内包する含水量を約80wt%から10wt%程度に低下させることができ、この水和状態変化を利用して特定タンパク質を膜内へ濃縮できることが明らかとなった。さらに、特定分子を認識して物性が変化する新たなインテリジェント高分子電解質の設計に着手し、水やアルコール等の極性分子を選択的かつ温度依存的に配位して色変化を生じる金属錯体型イオン液体をベースとするブロック共重合体の開発にも成功した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度は、インテリジェント高分子電解質の設計・合成と平行して、固体材料を作製するための基盤技術の開発と応用先の探索を網羅的に検討した。その結果、特定タンパク質を選択的かつ温度依存的に濃縮できる膜材料や特定分子を認識する金属錯体型ブロック共重合体を開発することができた。そのため、当初の研究計画に沿って順調に進展していると考えている。

今後の研究の推進方策

これまでの結果から、インテリジェント高分子電解質が分離・抽出材料やセンシング材料等への利用可能性を見出すことができた。一方で、インテリジェント高分子電解質の相分離現象に関する基礎的な知見に関しては不十分な点が多い。今後は、水中の微量有機物質や金属イオン等、分離・抽出を行う対象範囲を拡大して機能評価を行うとともに、各種分光学的手法を用いて、相分離現象の本質的な理解に向けた基礎研究を進める予定である。

次年度使用額が生じた理由

本年度必要となった試薬及び実験器具等は揃えることができたため、次年度に予算を繰り越すこととした。

次年度使用額の使用計画

次年度は計画通りに予算を使用するとともに、繰り越した予算は試薬購入に充てる予定である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] A thermoresponsive poly(ionic liquid) membrane enables concentration of proteins from aqueous media2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kohno, Douglas L. Gin, Richard D. Noble, Hiroyuki Ohno
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 52 ページ: 7497-7500

    • DOI

      10.1039/c6cc02703b

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Thermoresponsive Poly(ionic Liquid)s in Aqueous Salt Solutions: Salting-Out Effect on Their Phase Behavior and Water Absorption/Desorption Properties2016

    • 著者名/発表者名
      Akiyoshi Okafuji, Yuki Kohhno, Hiroyuki Ohno
    • 雑誌名

      Macromolecular Rapid Communications

      巻: 37 ページ: 1130-134

    • DOI

      10.1002/marc.201500752

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Imidazolium-Based Poly(ionic liquid)/Ionic Liquid Ion-Gels with High Ionic Conductivity Prepared from a Curable Poly(ionic liquid)2016

    • 著者名/発表者名
      Matthew G. Cowan, Alexander M. Lopez, Miyuki Masuda, Yuki Kohno, William M. McDannel, Richard D. Noble, Douglas L. Gin
    • 雑誌名

      Macromolecular Rapid Communications

      巻: 37 ページ: 1150-1154

    • DOI

      10.1002/marc.201600029

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Zwitterion/Brensted Acid Mxtures Showiing Controlled Lower Critical Solution Temperature-TYpe Phase Changes with Water2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Mieno, Yuki Kohno, Shohei Saita, Hiroyuki Ohno
    • 雑誌名

      Chemistry- A European Journal

      巻: 22 ページ: 12262-12265

    • DOI

      10.1002/chem.201600973

    • 査読あり
  • [学会発表] 温和な条件で水や特定ガスを吸収・放出するイオン液体材料の開発2016

    • 著者名/発表者名
      河野雄樹
    • 学会等名
      第7回福島地区化学工学セミナー
    • 発表場所
      日本大学工学部、郡山市
    • 年月日
      2016-12-17 – 2016-12-17
    • 招待講演
  • [学会発表] Design and Application of Thermoresponsive Ionic Liquid-Based Functional Materials2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kohno
    • 学会等名
      平成28年度化学系学協会東北大会, 9月10日
    • 発表場所
      いわき明星大学、いわき市
    • 年月日
      2016-09-10 – 2016-09-10
    • 招待講演

URL: 

公開日: 2018-01-16  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi