| 研究課題/領域番号 |
23360109
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
渡辺 敏行 東京農工大学, 大学院・工学研究院, 教授 (10210923)
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| 研究分担者 |
戸谷 健朗 東京農工大学, 大学院・工学府, 技術職員 (50397014)
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| キーワード | 高分子 / 光異性化 / Troidal構造 / 光誘起粘弾性材料 / 粘性係数 |
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| 研究概要 |
本研究では半屈曲性高分子がもつ外的要因によるtroidal構造への転移を利用した新たな光応答性材料の創製を目標とし、実験を行った。4,4-diaminoazobenze(以下DAA)と4,4-diaminobenzanilide(以下DBA)、pyromellitic dianhydride(以下PMDA)をモル比5:495:502で仕込み、DMF中に溶解させ、氷冷しながら2時間反応させポリマーを得た。得られたポリマーの化学構造はNMRで同定した。紫外光照射前後での紫外可視吸収スペクトル、GPCによる分子量測定、キャノン・フェンスケ型毛細管粘度計を用いたポリマー希薄溶液の各濃度での粘度を測定した。紫外光照射により高分子中のアゾベンゼンはトランス体からシス体へと光異性化することがわかった。また、可視光照射によりシス体はトランス体に戻った。GPCによる測定で、紫外光照射後に溶液中のポリマーの流体力学半径が減少することが確認できた。また、可視光照射により流体力学半径はもとの大きさに戻った。この流体力学半径の変化は可逆的であった。一方、粘度計で測定した光照射前後での高分子溶液の粘性係数変化はごくわずかであった。これは流体力学半径の測定結果と矛盾している。GPCは希薄溶液下で測定するため、分子鎖の絡み合いがおきにくいが、粘度測定では比較的高濃度溶液で測定するため、分子鎖の絡み合いが生じ異性化を抑制していると考えられる。
実際に数平均分子量が1万を超えると、紫外光照射による光異性化の速度が極端に低下する。これらの問題点を克服するためには側鎖を導入し、高濃度においても分子鎖が凝集しないようにする必要がある。
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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
研究目的である、光異性化部位を含む剛直な高分子を合成し、紫外光照射後の流体力学半径が減少することを見いだした。この実験結果は高分子鎖の絡み合いが減少したことを示唆している。しかし紫外光照射による粘性係数の減少はごくわずかであった。これは剛直な高分子鎖中のπ電子-π電子相互作用により、分子鎖が凝集していることに由来する。側鎖を導入し、分子鎖の凝集を防ぐことで研究がより進展すると思われる。
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| 今後の研究の推進方策 |
主鎖の凝集が高分子の光応答性を妨げている。従って、主鎖の凝集を防ぐために、側鎖を導入し、溶媒への分散性を向上させる。また、主鎖中に光プローブ分子を導入し、分子鎖の形態変化をin-situ観察することを試みる。分子構造と光照射前後での流体力学半径の変化、粘性係数の変化の相関性を明らかにする。粘性係数変化の応答速度を向上させるために分子量の影響を調査する。
合成した高分子を利用して、光照射によって減衰係数が変化するアクティブサスペンションを試作する。
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