| 研究課題/領域番号 |
20K05621
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
伊藤 大道 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 講師 (40363254)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 高分子構造・物性 / 高分子微粒子 / 光 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は光で形状を変える高分子微粒子の開発に関する。微粒子は実に様々な場面で利用されており、その中でも高分子微粒子は軽量であることや化学種の多様性を特徴としている。高分子微粒子の性能はサイズや粒径の均一性、表面構造などに依存し、用途によってこれらが作り分けられる。一方で微粒子の形状も性能を決定する重要なファクターである。たとえば、マイクロからサブマイクロオーダーになると細胞への取り込みや光散乱が微粒子の形状によって左右されるため、微粒子の形状を外部刺激、特に光で変化させることができれば、微粒子の機能を、遠隔で、生体温度でコントロールすることが可能になる。そこで本研究では、光刺激で分子の形状を大きく変化させるアゾベンゼンに着目し、これを含む高分子微粒子の開発を進めている。アゾベンゼンを含む微粒子の形状を変化させるとき、一般には白色偏光を照射するため、微粒子を基板表面に固定する必要があった。これに対して本研究では、これまでに、外部刺激に異方性を求めるのではなく、微粒子の内部に異方性を内在させることで、固定せずとも光変形できる微粒子を開発した。しかし、その変形は不可逆であるのが課題であり、微粒子の応用を考えると変形は可逆であることが望ましい。高分子材料の変形を可逆にするには架橋構造の導入が第一に考えられるが、架橋高分子微粒子を合成するのは一般に困難である。微粒子の形成に重合を伴うため、架橋も同時に進行し、癒着や合体を防ぐことができないためである。そこで、重合と微粒子形成の動力学的な観点から制御することで、架橋アゾベンゼン高分子微粒子の合成を試みている。現在、目的の微粒子を合成し、重合条件の詳細や、微粒子の性能、特に光刺激に対する変形や応用の可能性について検討を進めている。
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| 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
本研究では光刺激で可逆な変形をする高分子微粒子の開発を目的としている。2020年度までに架橋アゾベンゼン高分子微粒子の合成に成功しており、2021年度はサイズの均一な微粒子を得るための諸条件の詳細と、得られた微粒子の高次構造と光変形挙動、さらにその応用展開について検討を行った。本研究で得られる微粒子は非真球状であることが大きな特徴である。形状の異なる微粒子を合成するのはいまだ困難だが、サイズの制御を可能にする条件を見いだすことができた。さらに、構造解析の結果、微粒子内部でアゾベンゼンが配向していることが明らかとなり、本研究の特徴とする、異方性を微粒子に内包した配向性アゾベンゼン微粒子であることを確認できた。これによる概微粒子の光変形も確認できたが、いくつか特徴的な挙動も見られた。たとえば、以前に報告した配向性非架橋アゾベンゼン微粒子では、基板表面に固定して白色偏光を照射すると偏光方向に伸長するという、従来のアゾベンゼン微粒子と同様の挙動が見られたが、概微粒子を同条件で処理しても変形しなかった。また、紫外光の照射で変形する点は従来のアゾベンゼン微粒子と同様の挙動であるが、変形後に非偏光の白色光を照射することで形状が回復する点は、従来のアゾベンゼン微粒子には見られない光挙動である。さらに、この微粒子の表面を親水化／疎水化するための合成条件も明らかにし、この表面特性と架橋構造とを活かした光材料としての新規な用途展開の可能性を見いだしている。以上のように、合成、物性、用途展開の各方面で新たな知見を獲得してきており、研究はおおむね順調に進展していると言える。
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度までに概微粒子の構造や機能に関する新たな現象を見いだすことができたが、これらの要因については詳細が明らかでないため、これらを明らかにしていく。また、最終年度となるため、本研究をとりまとめ、総括する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
経費節約に努め、研究の必要に応じて最小限のものを購入した結果であり、また、コロナ禍において旅費が発生しなかったためであるが、研究はおおむね順調に進行しているため問題はない。今後、高分子微粒子の大量合成のほか、各種測定ののための経費に充てる予定である。
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