多糖鎖高次構造を活かした光応答性セルロースナノ構造体の構築

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24750218
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 榊原 圭太 京都大学, 化学研究所, 助教 (20618649)
• Keywords: セルロース / ナノ構造 / ナノ材料 / 自己組織化 / 濃厚ポリマーブラシ

Research Abstract

（１）自己組織化により位置選択的にクロロフィル基が導入されたセルロース誘導体からナノロッド構造体を作製し、その構造解析を行った。面内GI-SAXS測定より、d = 7.44 Å、3.57 Åに明確なピークを持つことから、自己組織化により形成されたナノロッド体には分子規則配列があることが判明した。一方、面外GI-SAXSスペクトルにはd = 0.46 nmにピークがあり、AFM測定で得たナノロッド構造体の膜厚0.5 nmと極めて良い一致を示すことを明らかとした。（２）ナノロッド構造体の分光測定を詳細に解析し、クロロフィル基はhead-to-head配列であることが判明した。さらに、クロリン環相互作用がナノロッド構造形成に必要不可欠であることが明らかとなった。（３）styreneを高密度にグラフト化したバクテリアセルロース由来微結晶セルロースが芳香族系溶媒に良好に分散し、ネマチック液晶を形成することを見出した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

天然セルロースナノ構造体の表面機能化による光機能材料の創出研究をH25年度に注力した。上述のように、高密度ポリマーブラシ付与グラフト天然由来セルロースナノファイバーが、静電相互作用が存在しない条件でも液晶を発現するといった、非常に興味深い結果を見出すことができた。現在、得られた成果を論文発表すべく、当初の予定を延長して研究を継続している。

Strategy for Future Research Activity

天然セルロースナノ構造体の表面機能化による光機能材料の創出研究をまとめるために、付与するグラフト鎖長やグラフト密度と液晶構造の影響を検討するともに、光学材料への応用を展開する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

平成25年度にセルロースナノロッドの集積と光学特性に関する研究を行い、学会発表する予定であったが、その結果の再現性を確保するために慎重に実験を進めた結果、未使用額が生じた。
セルロースナノロッドの光物性の解析の継続と学会での発表を次年度に行うこととし、未使用額はその経費に充てることとしたい。

Research Products

• [Journal Article] Light-Harvesting Nanorods Based on Pheophorbide-Appending Cellulose (2013)
  • Author(s): Sakakibara, K.; Granstroem, M.; Kilpelainen, I.; Helaja, J.; Heinilehto, S.; Inoue, R.; Kanaya, T.; Hill, J.; Nakatsubo, F.; Tsujii, Y.; Ariga, K.
  • Journal Title: Biomacromolecules Volume: 13 Pages: 3223-3230
  • DOI: 10.1021/bm400858v
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Langmuir Nanoarchitectonics: One-Touch Fabrication of Regularly Sized Nanodisks at the Air － Water Interface (2013)
  • Author(s): Mori, T.; Sakakibara, K.; Endo, H.; Akada, M.; Okamoto, K.; Shundo, A.; Lee, M.; Ji, Q.; Fujisawa, T.; Oka, K.; Matsumoto, M.; Sakai, H.;Abe, M.; Hill, J.; Ariga, K.
  • Journal Title: Langmuir Volume: 29 Pages: 7239-7248
  • DOI: 10.1021/la304293z
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 高分子分散剤を用いたセルロースナノファイバー強化樹脂材料の開発
  • Author(s): 榊原圭太、小西京子、加賀田秀樹、青柳太洋、今井貴宏、辻井敬亘、矢野浩之
  • Organizer: プラスチック成型加工学会 第２４回年次大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] ポリマーブラシ修飾セルロースナノ材料の階層構造制御および潤滑特性の向上
  • Author(s): 榊原圭太、前田圭史、大野工司、辻井敬亘
  • Organizer: 第６２回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] 濃厚ポリマーブラシ付与によるセルロースナノ材料の機能化
  • Author(s): 榊原圭太、前田圭史、大野工司、辻井敬亘
  • Organizer: セルロース学会第２０回年次大会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] ジブロック共重合体添加によるセルロースナノファイバー/樹脂複合材料の作製
  • Author(s): 榊原圭太、小西京子、加賀田秀樹、青柳太洋、今井貴宏、辻井敬亘、矢野浩之
  • Organizer: セルロース学会第２０回年次大会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] Synthesis and Properties of Cellulose Nanomaterials with Polymer Brushes
  • Author(s): Keita Sakakibara
  • Organizer: 第 351回 MANA Special Seminar
  • Place of Presentation: 茨城
  • Invited
• [Presentation] 高分子分散剤を用いたセルロースナノファイバー強化樹脂複合材料の高性能化と構造評価
  • Author(s): 榊原圭太、川野佑子、青柳太洋、辻井敬亘、矢野浩之
  • Organizer: 平成２５年度繊維学会秋季研究発表会
  • Place of Presentation: 愛知
• [Presentation] リビングラジカル重合技術によるセルロース系ナノ材料の機能化と応用
  • Author(s): 榊原圭太
  • Organizer: 日本材料学会 木質材料部門委員会 第２８３回定例研究会
  • Place of Presentation: 京都
  • Invited
• [Presentation] Fabrication of Cellulose Nanofibers Grafted with “Concentrated“ Polymer Brushes for Highly Lubricatting Materials in Aqueous Medium and Resin Nanocomposites
  • Author(s): Keita Sakakibara, Keishi Maeda, Kohji Ohno, Yoshinobu Tsujii
  • Organizer: KiPS-ESPCI 2013 Meeting
  • Place of Presentation: Paris
• [Presentation] Novel polymeric dispersants for plastic materials reinforced with cellulose nanofibers
  • Author(s): Keita Sakakibara, Yoshinobu Tsujii, Hiroyuki Yano
  • Organizer: ACS 247th National Meeting
  • Place of Presentation: Dallas