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2015 年度 実績報告書

両親媒性ブロックオリゴマーを用いた機能性金属錯体の元素ブロック超分子創成

公募研究

研究領域元素ブロック高分子材料の創出
研究課題/領域番号 15H00770
研究機関崇城大学

研究代表者

黒岩 敬太  崇城大学, 工学部, 准教授 (70336006)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード自己組織化 / 超分子錯体 / オリゴマー / ポリペプチド / スピンクロスオーバー / 逆スピン転移 / 磁性錯体 / 両親媒性
研究実績の概要

・リビング重合によるブロック型オリゴマーの合成
昨年度までに、Co(PMe)4を開始剤として、リビング重合によるブロック型オリゴペプチド(重合度100以下、PDI<1.1)の合成手法を利用して、ナノ構造を形成するオリゴペプチドの最適重合度並びに最適親・疎水性の制御手法を確立している。今年度は、リビングラジカル重合を駆使して、親水性部位としてアニオン性モノマーを導入した。また、特徴的な構造を形成することが予想される疎水性モノマーを組み込み、オリゴマー同士のステレオコンプレックスや、下限臨界共溶温度(LCST)、上限臨界共溶温度(UCST)が制御できるナノ構造の制御を検討する。合成は、グローブボックス内にて嫌気下にて行い、NMR、FT-IR、GPCによって評価し、その2次構造、3次構造をCD、DSC、TEMなどにて評価した。
・自己集合特性の制御とスピン平衡型の金属錯体の界面集積化
スピン平衡特性を有するCo(II)錯体、Fe(II)錯体を合成し、オリゴマーとの複合体を作製した。ポリマーの重合度やブロックの比率(m : n)を変化させることによって、スフェア、ベシクル、チューブ、ファイバーを系統的に作り分けることが可能となった。さらに、ファイバー形成条件(m>>n)下では、ハイドロゲルの形成が期待できる。このように、シークエンスの1次構造、2次構造、3次構造を自在に制御し、水溶液中での自己集合能を系統的に評価した。

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

研究実績で述べたように、Co(PMe)4を開始剤として、リビング重合によるブロック型オリゴペプチド(重合度100以下、PDI<1.1)の合成手法を利用して、ナノ構造を形成するオリゴペプチドの最適重合度並びに最適親・疎水性の制御手法を確立しており、さらに、リビングラジカル重合を駆使して、親水性部位としてアニオン性モノマーを導入することができている。
また、スピン平衡特性を有するCo(II)錯体、Fe(II)錯体を合成し、オリゴマーとの複合体を作製できている。ポリマーの重合度やブロックの比率(m : n)を変化させることによって、スフェア、ベシクル、チューブ、ファイバーを系統的に作り分けることが可能となった。さらに、ファイバー形成条件(m>>n)下では、ハイドロゲルの形成が期待できる。このように、シークエンスの1次構造、2次構造、3次構造を自在に制御し、水溶液中での自己集合能を系統的に評価できており、論文発表や学会発表ができている。よって、おおむね順調に進展しているといえる。

今後の研究の推進方策

今後は、これまでの元素ブロック超分子錯体を用いて、以下の点を重点的に進めていく。
・自己集合体の磁性揺らぎの評価:スピン平衡性のCo(II)金属錯体を用いたオリゴマー集合体を形成する。この集合体は、オリゴマーのアロステリックな集合構造転移に基づき、単核錯体にはないスピンクロスオーバー特性が発現できるかどうかをSQUIDやメスバウアー測定によって評価する。さらに、複合体の局所構造をレーザー光などで励起することによって、ナノ構造が伝播する様子を走査型プローブ顕微鏡にて評価する。このことから、金属錯体の室温付近における分子間コミュニケーションを物性と構造の両面から相互的に評価する。
・高圧シェアストレスをもたらす衝撃波を用いた新しい分子集合体配列技術の創出:上記までに得られた自己集合性高分子化金属錯体を、衝撃波を用いて基板上に配列固定化する手法を開拓する。10GPa程度のシェアストレスがかかる爆発衝撃波の状態、方向、パターンを制御することによって、自己組織体の配列方向を力学的に制御し、新しい配列構造を形成する。このことによって、多彩な衝撃波からもたらされる新しい分子整列状態を形成し、金属錯体間の分子間コミュニケーションを制御する。以上のことから新しい有機無機融合材料というべき物質群を形成し、磁性材料のみばかりでなく、誘電材料、導電材料、触媒材料としての新しいパラダイム創成を目指す。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] カルフォルニア大学ロサンゼルス校(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      カルフォルニア大学ロサンゼルス校
  • [雑誌論文] Morphological Control of Hybrid Amphiphilic Poly(N-isopropylacrylamide)/Metal Cyanide Complexes2016

    • 著者名/発表者名
      Kuroiwa, K,; Koga, Y.; Ishimaru, Y.; Nakashima, T.; Hachisako, H.; Sakurai, S.
    • 雑誌名

      Polymer J.

      巻: in press ページ: in press

    • DOI

      10.1038/pj.2016.13

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Supramolecular control of reverse spin transitions in cobalt(II) terpyridine complexes with diblock copolypeptide amphiphiles2015

    • 著者名/発表者名
      Kuroiwa, K.; Arie, T.; Sakurai, S.; Hayami, S.; Deming, T. J.
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. C

      巻: 3 ページ: 7779-7783

    • DOI

      10.1039/c5tc00677e

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Self assembly of amphiphilic POSS anchoring a short organic tail with uniform structure2015

    • 著者名/発表者名
      Takeda, M.; Kuroiwa, K.; Mitsuishi, M.; Matsui, J
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 44 ページ: 1560-1562

    • DOI

      10.1246/cl.150680

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Graphene Oxide and Reduced Graphene Oxide Hybrids with Spin Crossover Iron(III) Complexes2015

    • 著者名/発表者名
      Murashima, Y.; Karim, M. R.; Saigo, N.; Takehira, H.; Ohtani, R.; Nakamura, M.; Koinuma, M.; Lindoy, L. F.; Kuroiwa, K.; Hayami, S
    • 雑誌名

      Inorg. Chem. Front.

      巻: 2 ページ: 886-892

    • DOI

      10.1039/C5QI00097A

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Coal Oxide as a Thermally Robust Carbon-Based Proton Conductor2015

    • 著者名/発表者名
      Hatakeyama, K.; Ogata, C.; Koinuma, M.; Taniguchi, T.; Hayami, S.; Kuroiwa, K.; Matsumoto, Y.
    • 雑誌名

      ACS Appl. Mater. Int.

      巻: 7 ページ: 23041-23046

    • DOI

      10.1021/acsami.5b06470

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Supramolecular control of optical and magnetic properties (reverse spin transitions) in functional metal complexes with diblock copolypeptide amphiphiles2015

    • 著者名/発表者名
      Kuroiwa, K
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015 (Pacifichem 2015)
    • 発表場所
      Hawaii Convension Center (Honolulu, USA)
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Supramolecular control of reverse spin transitions in magnetic metal complexes with diblock copolypeptide amphiphiles2015

    • 著者名/発表者名
      黒岩敬太
    • 学会等名
      第25回日本MRS年次学会
    • 発表場所
      横浜情報文化センター(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2015-12-08 – 2015-12-10
  • [学会発表] Self-assembly of metal ions using amphiphilic diblock copolymers toward the development of soft nanomaterials2015

    • 著者名/発表者名
      Ishimaru, Y.; Kuroiwa, K
    • 学会等名
      28th International Symposium on Chemical Engineering
    • 発表場所
      Lamada Hotel (Jejudo, Korea)
    • 年月日
      2015-12-04 – 2015-12-06
    • 国際学会
  • [学会発表] 両親媒性ポリマー、オリゴマー、低分子を用いた金属錯体の自己集積とその機能2015

    • 著者名/発表者名
      黒岩敬太
    • 学会等名
      第59回湘北地区懇話会・第10回相模ケイ素・材料フォーラム
    • 発表場所
      東京工業大学(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2015-07-24
    • 招待講演
  • [学会発表] 両親媒性ブロックポリペプチドとコバルト(Ⅱ)錯体の複合化による逆スピン転移挙動の制御2015

    • 著者名/発表者名
      有江翼、速水真也、黒岩敬太
    • 学会等名
      第52回化学関連支部合同九州大会
    • 発表場所
      北九州国際会議場(福岡県北九州市)
    • 年月日
      2015-06-27
  • [学会発表] 両親媒性ブロックコポリマーと金属イオンの集積化によるナノファイバー並びにナノ粒子組織体の構築2015

    • 著者名/発表者名
      石丸裕也、黒岩敬太
    • 学会等名
      第52回化学関連支部合同九州大会
    • 発表場所
      北九州国際会議場(福岡県北九州市)
    • 年月日
      2015-06-27
  • [学会発表] ブロックコポリペプチドと金属錯体の複合化による特異的ナノ構造体の創成と機能2015

    • 著者名/発表者名
      黒岩敬太, 有江翼, 石丸裕也, 速水真也, 櫻井伸一
    • 学会等名
      第64回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-05-27 – 2015-05-29
  • [学会発表] 両親媒性ブロックポリペプチドによる磁性金属錯体の集積固定化と磁性制御2015

    • 著者名/発表者名
      有江翼, 速水真也, 黒岩敬太
    • 学会等名
      第64回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-05-27 – 2015-05-29
  • [学会発表] N-イソプロピルアクリルアミドとビニルピロリドンを有するブロックポリマーによる金属イオンの集積化2015

    • 著者名/発表者名
      石丸裕也, 古閑裕子, 黒岩敬太
    • 学会等名
      第64回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-05-27 – 2015-05-29
  • [学会発表] 短シルセスキオキサン誘導体からなるハイブリッドイオン伝導材料2015

    • 著者名/発表者名
      武田美沙希, 松井淳, 黒岩敬太, 三ツ石方也
    • 学会等名
      第64回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • 年月日
      2015-05-27 – 2015-05-29
  • [図書] Stimuli-responsive interfaces: fabrication and application2016

    • 著者名/発表者名
      Kuroiwa, K
    • 総ページ数
      in press
    • 出版者
      Springer
  • [図書] 元素ブロック高分子―有機-無機ハイブリッド材料の新概念―2015

    • 著者名/発表者名
      黒岩敬太
    • 総ページ数
      270 (59-64)
    • 出版者
      シーエムシー出版
  • [図書] 自己組織化マテリアルのフロンティア2015

    • 著者名/発表者名
      黒岩敬太
    • 総ページ数
      336 (319-328)
    • 出版者
      フロンティア出版
  • [備考] 黒岩研究室ホームページ

    • URL

      http://www.nano.sojo-u.ac.jp/nano-Lab/Kuroiwa/

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公開日: 2017-01-06   更新日: 2022-01-27  

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