自励発振ゲルを用いた化学ダイオードの作成

使用自振荡凝胶创建化学二极管

• 批准号: 15655067
• 负责人: 吉田 亮
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15655067/
• 关键词: 高分子ゲル; N-イソプロピルアクリルアミド; 刺激応答性高分子; 自励振動; ベローソフ・ジャボチンスキー反応; 振動反応; 非線形科学; インテリジェント材料; 非線形科化学; 非線形化学

本研究では、心臓の拍動のように一定条件下で自発的な周期的リズム運動を行う新しい「自励振動ゲル」を開発した。生体の代謝反応(TCA回路)の化学モデルにもなっている、循環する反応回路を持つベローソフ・ジャボチンスキー反応(BZ反応)をゲル内で引き起こし、その化学エネルギーを力学エネルギーに転換する分子設計を行うことによりゲルの周期的な膨潤収縮振動を生み出すことに成功した。本研究では、とくに情報伝達素子への応用という立場から、ゲル内に生じる化学反応波の伝播の解析とそれを利用した材料システム構築に関する基礎的検討を行った。ゲルが化学反応波の波長以上のサイズになると、反応と拡散のカップリングによって化学反応波が生まれる。酸化状態のときゲルは膨潤するので、波の伝播と共に局所的な膨潤領域が一定速度でゲル中を伝播することになる。すなわちゲル組織の中で蠕動運動のような膨潤・収縮振動が生じる。近年、コロイド結晶を鋳型にして作成した多孔質ゲルが膨潤度に応じた構造色を発現する性質を名大・竹岡らが明らかにしているが、この合成手法を自励振動ゲルに適用し、蠕動運動の可視化に成功した。またこのようなゲルの自律的運動を応用したデバイスとして、表面に微細な突起構造を有するゲルアレイ(人工繊毛)が作成された。さらに界面活性剤を用いた乳化重合法により、100nmオーダーサイズのナノゲル微粒子を作成し、ナノオーダーでの膨潤収縮振動を起こすことに成功した。動的光散乱装置を用いて粒径変化の振動を測定し、ゲル微粒子と従来のバルクゲルを比較した。これら結果より、マイクロ・ナノシステムの環境下において自励振動ゲルの膨潤挙動がどのように影響を受けるかを検討し、ゲル微粒子の最適な適用条件を探った。またこれらのゲル微粒子を基板上に配列させ、化学反応波に伴う膨潤収縮変化を起こすことにより表面に添加した物質を輸送する機能性表面(コンベア型搬送システム)の設計を行った。

In this study, under certain conditions, the new "self-excitation exercise" will be launched under certain conditions. In the laboratory (TCA loop), the chemical device (BZ loop) is used to analyze the mechanical properties of the machine, and the molecular design of the molecular design is used to monitor the cycle of the cycle. The purpose of this study is to use the chemical anti-wave method, the chemical counterpart, the chemical counterwave, the chemical wave, the material, the material. When the wave length of the chemical reaction wave is above or above, the wave length of the chemical reaction wave is higher than that of the chemical reaction wave. Acidizing the state of the market, the expansion of the field of the bureau, the expansion of a certain speed, in the middle of the broadcast of the market. In the organization, there is a peristaltic movement, an expansion, a vibration, and a health care unit. In recent years, the mechanical test results show that the mechanical properties of the Dazhu are clear, the synthesis techniques are self-excited and the peristaltic devices can be successfully used. The equipment for self-discipline is made by using the machine, the micro-protuberance on the surface and the artificial hair (artificial hair). The interfacial activity was determined by the method of emulsion weight, 100nm and so on. The microparticles were prepared by the method of emulsion weight, and the microparticles were prepared by the method of emulsion. The moving light scattering device is used to determine the size of the particles, to determine the size of the particles, and to measure the size of the particles. The results of the experiment are as follows: (1) the results of the experiment, the experimental results, the results and the results. On the microparticle substrate, the equipment is equipped with the equipment, the chemical anti-wave is coupled with the expansion device, and the material is added to the surface of the microparticle substrate. the design of the functional surface is designed.

项目成果

吉田 亮: "化学振動反応を利用した自励振動ゲルの設計"Electrochemistry(電気化学および工業物理化学). 71(5). 337-341 (2003)

Ryo Yoshida：“利用化学振动反应设计自振荡凝胶”电化学（电化学和工业物理化学）71（5）337-341（2003）。

Self-oscillation of polymer chains induced by the Belousov-Zhabotinsky reaction under acid-free conditions

• DOI: 10.1021/jp0501704
• 发表时间: 2005-05-19
• 期刊: JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B
• 影响因子: 3.3
• 作者: Hara, Y;Yoshida, R
• 通讯作者: Yoshida, R

Y.Takeoka, M Watanabe, R.Yoshida: "Self-sustaining peristaltic motion on the surface of a porous gel"J.Am.Chem.Soc.. 125(44). 13320-13321 (2003)

Y.Takeoka、M Watanabe、R.Yoshida：“多孔凝胶表面的自持蠕动运动”J.Am.Chem.Soc.. 125(44)。

Self-oscillating soluble-insoluble changes of polymer chain including an oxidizing agent induced by the Belousov-Zhabotinsky reaction

Belousov-Zhabotinsky 反应引起的包含氧化剂的聚合物链的自振荡可溶-不溶变化

• 发表时间: 2005
• 期刊: J. Phys. Chem. B 109 (49)
• 作者: Y.Hara;et al.
• 通讯作者: et al.

Glucose-responsive polymer gel bearing phenylborate derivative as a glucose-sensing moiety operating at the physiological pH

• DOI: 10.1021/bm0345413
• 发表时间: 2004-05-01
• 期刊: BIOMACROMOLECULES
• 影响因子: 6.2
• 作者: Matsumoto, A;Yoshida, R;Kataoka, K
• 通讯作者: Kataoka, K