時空間構造制御による高分子微粒子の新規精密配列化プロセスの開発

素材として、水中で膨潤するハイドロゲル微粒子を選択し、その内部に自律的な酸化還元サイクル化学反応を組み込むことで高分子微粒子に時空間機能を付与した。具体的には、N-isopropylacrylamide(NIPAm)、酸化還元振動をするRu錯体触媒部位を有するモノマー、架橋剤methylenebisacrylamide(BIS)を用い、水中における沈殿重合法により目的の微粒子を得た。そして、それらがサブミクロンサイズかつ単粒子分散状態であることを動的光散乱法により確認した。サイズがそろっていることにより、微粒子濃度を制御することで、水中におけるコロイド結晶化を確認した。結晶化速度ならびに得られる結晶サイズに与えるイオン強度、温度などの諸検討を行ったところ、幅広いイオン強度・温度において、多数の単結晶から成る多結晶体が形成することを見出した。特に、コロイド結晶を形成する手法として、サーマルアニーリング法を適用したところ、非常に高イオン強度下においてもコロイド結晶化が進行することが分かった。これらの研究初年度における成果は、次年度における研究の基盤となるものである。つまり、本系では、センチメートルオーダーという大きなサイズのコロイド単結晶を得るためには、サイズのそろった時空間機能を有する微粒子が必要不可欠であった。そして、時空間機能を発揮する場(高イオン強度下)において多数の小さな単結晶から成るコロイド多結晶体が形成することを確認することが前提として認められなければ、ブレイクスルーとなる新規精密配列化プロセスの開発にはつながらないのである。そのため、初年度に、研究基盤が整ったことは非常に意義がある。

素材として、水中で膨潤するハイドロゲル微粒子を選択し、その内部に自律的な酸化還元サイクル化学反応を組み込むことで高分子微粒子に時空間機能を付与した。具体的には、N-isopropylacrylamide(NIPAm)、酸化還元振動をするRu錯体触媒部位を有するモノマー、架橋剤methylenebisacrylamide(BIS)を用い、水中における沈殿重合法により目的の微粒子を得た。そして、それらがサブミクロンサイズかつ単粒子分散状態であることを動的光散乱法により確認した。サイズがそろっていることにより、微粒子濃度を制御することで、水中におけるコロイド結晶化を確認した。結晶化速度ならびに得られる結晶サイズに与えるイオン強度、温度などの諸検討を行ったところ、幅広いイオン強度・温度において、多数の単結晶から成る多結晶体が形成することを見出した。特に、コロイド結晶を形成する手法として、サーマルアニーリング法を適用したところ、非常に高イオン強度下においてもコロイド結晶化が進行することが分かった。これらの研究初年度における成果は、次年度における研究の基盤となるものである。つまり、本系では、センチメートルオーダーという大きなサイズのコロイド単結晶を得るためには、サイズのそろった時空間機能を有する微粒子が必要不可欠であった。そして、時空間機能を発揮する場(高イオン強度下)において多数の小さな単結晶から成るコロイド多結晶体が形成することを確認することが前提として認められなければ、ブレイクスルーとなる新規精密配列化プロセスの開発にはつながらないのである。そのため、初年度に、研究基盤が整ったことは非常に意義がある。