環動高分子を用いた有機無機ハイブリッド機能相反材料の創出

本研究では、架橋点が自由に動く環動高分子と無機ナノ微粒子を有機無機ハイブリッド材料として組み合わせ、異種材料間の界面における結合様式を制御することにより、環動高分子を用いた新規有機無機ハイブリッド材料を創出することを目指している。これにより、従来のハイブリッド材料では実現不可能であった高機能性と伸縮性を同時にあわせもつ画期的な機能相反材料を創出し、ハイブリッド材料におけるエネルギーの高効率利用に向けた基盤技術を確立する。本年度はまず、カルボキシル基修飾磁性ナノ粒子（Fe3O4）を用いた磁性ゲルの合成に取り組んだ。従来の磁性ゲルの問題は、磁場を印加すると粒子の凝集やポリマーへの吸着が起こり、柔軟性が失われてしまう点にあった。この問題を、微粒子を可動な架橋点に結合させ、表面有機鎖同士・環状分子同士の反発により、磁場印加後の凝集を抑制することで解消できると考えた。また、ハイブリッドナノ微粒子の特性上、高濃度分散が可能なため、より強い磁場応答性も期待される。この有機修飾ナノ粒子は、連携研究者である東北大学の阿尻教授より提供された。架橋反応の方法としては、ナノ微粒子有機鎖末端のカルボキシル基を利用し、アミド結合による粒子・ポリマー間架橋を目指した。まず、ポリロタキサンのアミノ基修飾を行い、これとナノ粒子とを共通溶媒であるジメチルスルホキシド中で混合し、ゲル化を行った。ナノ粒子の重量分率がポリロタキサンの10 %程度のものでは、溶媒による膨潤が観察されたことから、ナノ粒子を介した架橋に成功していることが確認された。なお、本研究は科学研究費補助金（基盤研究（S）・課題番号：25220603・研究代表者：伊藤耕三）の採択に伴い、平成25年9月11日付けで廃止となった。

本研究では、架橋点が自由に動く環動高分子と無機ナノ微粒子を有機無機ハイブリッド材料として組み合わせ、異種材料間の界面における結合様式を制御することにより、環動高分子を用いた新規有機無機ハイブリッド材料を創出することを目指している。これにより、従来のハイブリッド材料では実現不可能であった高機能性と伸縮性を同時にあわせもつ画期的な機能相反材料を創出し、ハイブリッド材料におけるエネルギーの高効率利用に向けた基盤技術を確立する。本年度はまず、カルボキシル基修飾磁性ナノ粒子（Fe3O4）を用いた磁性ゲルの合成に取り組んだ。従来の磁性ゲルの問題は、磁場を印加すると粒子の凝集やポリマーへの吸着が起こり、柔軟性が失われてしまう点にあった。この問題を、微粒子を可動な架橋点に結合させ、表面有機鎖同士・環状分子同士の反発により、磁場印加後の凝集を抑制することで解消できると考えた。また、ハイブリッドナノ微粒子の特性上、高濃度分散が可能なため、より強い磁場応答性も期待される。この有機修飾ナノ粒子は、連携研究者である東北大学の阿尻教授より提供された。架橋反応の方法としては、ナノ微粒子有機鎖末端のカルボキシル基を利用し、アミド結合による粒子・ポリマー間架橋を目指した。まず、ポリロタキサンのアミノ基修飾を行い、これとナノ粒子とを共通溶媒であるジメチルスルホキシド中で混合し、ゲル化を行った。ナノ粒子の重量分率がポリロタキサンの10 %程度のものでは、溶媒による膨潤が観察されたことから、ナノ粒子を介した架橋に成功していることが確認された。なお、本研究は科学研究費補助金（基盤研究（S）・課題番号：25220603・研究代表者：伊藤耕三）の採択に伴い、平成25年9月11日付けで廃止となった。