| 研究課題/領域番号 |
24360326
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
山口 猛央 東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (30272363)
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| 研究分担者 |
田巻 孝敬 東京工業大学, 資源化学研究所, 講師 (80567438)
大橋 秀伯 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教 (00541179)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 履歴認識 / 分子シグナル / 多重相 / 信号増幅 / ポリアンフォライト / グラフトポリマー固定化膜 / プラズマグラフト重合 / パーオキサイド基 |
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| 研究概要 |
生体においては極微量のシグナル分子の存在を記憶することで、多彩で柔軟な生命現象を発現することが知られている。生体と同様に、微小な分子シグナルを履歴として記憶し、大きな出力へと変換する簡便なシステムがあれば、センサーから物質生産に至るまで非常に広範な応用が期待される。
正負双方の電荷を持つポリアンフォライトは、複数の相互作用の協調によりpHなどの履歴に応じて複数の準安定な相(多重相)を採りうる。本研究ではこのポリアンフォライトに分子認識部位(クラウンエーテル)を導入した分子認識ポリアンフォライトを創出し、これを多孔質基材にグラフトポリマーとして固定化することで、環境・分子シグナル履歴に応じて多様な機能を示す多重モード応答型分子履歴認識ゲート膜の開発を目指している。
基材を傷つけずにリニアポリマーをグラフト固定化できる有用な手法としてプラズマグラフト重合法を採用しているが、従来法では電荷を持つモノマ0のグラフトは困難であった。本年度の研究では、添加剤としてドデシル硫酸ナトリウム(SDS)を加えることにより、分子認識ポリアンフォライトの構成要素であるクラウンモノマー・正電荷モノマー・負電荷モノマーそれぞれのプラズマグラフト重合に成功した。またこれらのモノマーのグラフト共重合及び共重合比の制御にも成功している。
これに加え、SDSがプラズマグラフト重合に与える効果の解明も行った。SDSによって疎水性のポリエチレン多孔質基材の細孔内部にまでモノマー溶液が浸潤することで、細孔内部までグラフト重合が行われることを見出だした。さらにグラフト反応開始基であるパーオキサイド基の解裂に酸が関わっていることを見出だし、常温から程度の低温でのグラフト反応に成功している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
今年度は当初予定していた、プラズマグラフト重合法による各種モノマー(分子認識モノマー・正荷電モノマー・負荷電モノマー)のグラフト固定化・制御に加え、プラズマグラフト重合進行に重要な要件をも見出だしている。通常パーオキサイド基の解裂には80℃程度の高温が必要であるが、酸により常温程度で解裂反応が進行することを発見し、熱に弱いモノマーへの応用可能性を開いた。この知見はグラフト重合のみならず、低分子開始剤を用いた重合にも応用できる可能性があり、さらなる機能性材料の創出にも重要な結果であると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成25年度には、24年度に作成に成功した分子認識ポリアンフォライトグラフト膜に対して、膜透過流速・浸透圧評価を行うことで多重モードの評価を試みる。また膜にグラフトされたポリアンフォライトを単離してその性状(共重合組成・分子量分布・数密度)を調べることで、分子履歴認識ポリアンフォライトの形態変化と膜細孔径変化の定量的な議論を行う。ここで得た単離グラフトポリマーの性状は平成26年度の多重モードの解析にも活かす、
平成26年度には、分子認識ポリアンフォライトグラフト鎖中において、各種相互作用を個別に評価することで各種相互作用の寄与の評価を行う。例えば膜中での水素結合・疎水性相互作用を膜の2次元IRや固体NMRにより、また膜の荷電状態を滴定・膜電位測定を通して評価する。この結果と上記のグラフト鎖の性状との関連付けを行うことで、多重モード応答分子膜の動作機構の理解及びそのモデル化を通して、応用用途に応じた膜の設計を行う.
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| 次年度の研究費の使用計画 |
備品として膜の形態観察を行うための蛍光顕微鏡システム及び反応生成物確認・単離グラフト鎖分子量確認のための液体クロマトグラフィーを計上している。これに加え適切な備品費・消耗品費・旅費等を予算として計上している。
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