2016 Fiscal Year Annual Research Report
超分子ヒドロゲルの階層的ダイナミクスに基づくゾル－ゲル転移の制御
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15J04575
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
松本 裕治 九州大学, 工学府, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 不均一性 / ゾルーゲル転移 / ネットワーク / 繊維状会合体 / 拡散 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自己組織性の低分子を水に分散すると、繊維状会合体とそのネットワーク構造に基づく超分子ヒドロゲルがしばしば形成される。超分子ヒドロゲルを機能性材料として応用展開するためには、そのゾルーゲル転移を正確に理解し、設計・制御することが必要である。本研究では、超分子ヒドロゲルのゾルーゲル転移の理解・制御を目指し、繊維状会合体の形態、凝集状態、および動的な挙動とゾルーゲル転移との相関を検討することを目的とした。
これまでに、繊維状会合体およびその凝集状態の制御に関する研究を実施し、ゾルーゲル転移に要する時間は、繊維状会合体の形態に強く依存することが確認された。本年度ではとくに、繊維状会合体の形態とその動的挙動、ひいてはゾルーゲル転移との関係について検討した。
超分子ゲル中の繊維状会合体の動的挙動について検討するため、会合体間の融合 (Phantom-crossing) をフェルスター共鳴エネルギー移動 (FRET) に基づき評価した。その結果、繊維状会合体は、ある程度抑制されていることが示唆された。また、繊維状会合体のモデルとして、その形態が比較的安定なCNFを用いて検討を行った。粒子追跡法に基づき評価した結果、CNF分散水溶液の物性は、数十マイクロメートル程度のサイズスケールにおいて、不均一であった。また、CNF分散液に超音波照射し、室温にて静置すると、不均一性のサイズスケールが減少することが明らかになった。これは、CNFの拡散に伴う凝集状態の変化を反映していると考えられる。
次年度は、両親媒性分子を構成する親水基、疎水基、水素結合部位がそれぞれ異なる誘導体を合成し、それぞれの部位が超分子ゲルの繊維状体中の会合体の形態ひいては、ゾルーゲル転移の可逆性に与える影響を検討する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
超分子ヒドロゲル中の繊維状会合体およびその凝集状態の制御に関する研究を実施した。とくに、繊維状会合体間の融合 (Phantom-crossing) の可能性を検討し、繊維状会合体の動的挙動とゾルーゲル転移の関係について新たな知見が得られた。
また、繊維状会合体の形態と動的挙動との関係を明らかにするため、モデルケースとして繊維状コロイドであるセルロースナノファイバー(CNF)の動的挙動についても検討を進めており、当初の計画にとどまらず、幅広く研究を進めている。研究成果の一部は論文1報ならびに学会にて発表済みである。現在、続く論文の発表準備中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、自己組織化分子の設計に加え、その繊維状会合体の凝集状態がゾル-ゲル転移に与える影響を系統的に明らかにし、物性の精密制御を目指す。
初年度、次年度目の成果より、繊維状会合体の融合はほとんど無視することができ、繊維状会合体の形態がゾルーゲル転移に要する時間と密接に関係していることが明らかとなった。
今後は、両親媒性分子を構成する親水基、疎水基、水素結合部位がそれぞれ異なる誘導体を合成し、それぞれの部位が形成される繊維状会合体の形態、ひいてはゾルーゲル転移に与える影響を明らかにする。最終的には、系統的な分子設計、繊維状会合体の凝集状態に基づく超分子ヒドロゲルの物性ならびにゾルーゲル転移の制御法を提案する。
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Research Products
(5 results)
