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2022 年度 実績報告書

リビング超分子重合を基盤技術とした分子性1次元コロイドの開発およびその物性研究

研究課題

研究課題/領域番号 22H02134
配分区分補助金
研究機関京都大学

研究代表者

杉安 和憲  京都大学, 工学研究科, 教授 (80469759)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワード自己集合
研究実績の概要

本研究では、高分子化学と超分子化学の手法を駆使して長さが制御された単一分子幅の1次元コロイドを精密合成し、その物性を探究することを通じて、これまでのコロイド科学とは一線を画した『精密コロイド科学』とも呼ぶべき研究領域を開拓する。
本研究で合成する1次元コロイドは、カーボンナノチューブや微小管などの従前の1次元コロイドとは異なり、その長さ、表面電荷の密度や分布、親水/疎水性、セグメント配列、持続長や曲率など、コロイドを特徴づける化学的・構造的なパラメータを自在に制御できることを大きな長所とする。得られた1次元コロイドの構造とその分散液の物性との相関を解明することによって、応募者が提案する『分子性1次元コロイド』の設計性の高さを示し、コロイド物性を分子論的にチューニングできることを実証する。

今年度は超分子ポリマーのモノマー分子を合成した。モノマーの側鎖には共有結合によって重合が可能な官能基を導入した。このモノマーが,脂肪族炭化水素系溶媒中において自己集合し,1次元の超分子ポリマーを形成することを確認した。こうして得られた超分子ポリマーの溶液にラジカル開始剤を添加し,側鎖を重合することによって1次元超分子ポリマーを化学的に固定化した。得られた1次元超分子ポリマーは,クロロホルム等のハロゲン系有機溶媒中においても分解しないことを原子間力顕微鏡観察によって確認した。固定化前の超分子ポリマーは,ハロゲン系溶媒中でモノマーにまで解重合するため,この結果から,固定化によって超分子ポリマーが共有結合によって固定化されたことがわかった。

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

本研究達成のためのひとつの山場であった側鎖の固定化を行える条件を見出すことができた。用いた重合官能基と重合条件は,超分子ポリマーの形成にほとんど干渉しないため,非常に汎用性の高い手法の確立に有効である。

今後の研究の推進方策

今後は,リビング超分子重合によって,長さが揃えられた超分子ポリマーを合成し,これを上記の手法によって化学的に固定化する。100から1000ナノメートル程度で長さを制御された1次元コロイドを系統的に合成する。
高分子溶液の研究を参考にして,光散乱測定等から1次元コロイドの持続長を決定する。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Individually separated supramolecular polymer chains toward solution-processable supramolecular polymeric materials2023

    • 著者名/発表者名
      Shimada Takuma、Watanabe Yuichiro、Kajitani Takashi、Takeuchi Masayuki、Wakayama Yutaka、Sugiyasu Kazunori
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 14 ページ: 822~826

    • DOI

      10.1039/d2sc06089b

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 単分子幅で分散可能な超分子ポリマーの合成に向けたモノマー設計の指針2022

    • 著者名/発表者名
      島田 拓馬,若山 裕,竹内 正之,杉安 和憲
    • 学会等名
      第71回高分子討論会
  • [学会発表] 2次元ブロック超分子ポリマーの合成2022

    • 著者名/発表者名
      杉安 和憲
    • 学会等名
      第71回高分子討論会
  • [学会発表] 超分子ポリマーの精密合成2022

    • 著者名/発表者名
      杉安 和憲
    • 学会等名
      第99回高分子若手研究会[関西]
    • 招待講演
  • [学会発表] 超分子ポリマーの精密合成2022

    • 著者名/発表者名
      杉安 和憲
    • 学会等名
      無機高分子研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 超分子ポリマーの精密合成2022

    • 著者名/発表者名
      杉安 和憲
    • 学会等名
      関東高分子若手研究会2022ミニシンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Living supramolecular polymerization as a tool for the synthesis of mesoscopic structures2022

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Sugiyasu
    • 学会等名
      2022 KIPS International Symposium
    • 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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