層状ポリジアセチレンの柔軟性の理解に基づく刺激応答性制御とセンサ応用

基于了解层状聚二乙炔的灵活性的刺激响应控制和传感器应用

• 批准号: 22H02148
• 负责人: 緒明 佑哉
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02148/
• 关键词: 層状構造; ポリジアセチレン; インターカレーション; 刺激応答性材料; 刺激応答性; 共役高分子; はく離

本研究は、化学・材料分野において、分子や分子組織構造が剛直・柔軟と呼ばれている経験的かつ定性的な概念を、定量的に表現・理解する手がかりを得ることが目標である。そのため、刺激応答性色変化を示す共役高分子である層状ポリジアセチレン(PDA)を対象とし、層状構造の層間にゲストを導入することでその柔軟性および刺激応答性を変化させる。温度応答性色変化を例として、小規模データにも適用可能なマテリアルズインフォマティクス(MI)を適用し、刺激応答性予測モデルの構築を目指す。2023年度は、層状PDAの構造柔軟性を変化させる新たな手法の開拓を行った。これまでの研究では、単純なアルキルアミンやジアミン、金属イオン等を層間に導入してきた。本研究では、ポリエチレンイミンやポリアリルアミンなどの塩基性高分子や環状ゲスト分子の導入を行うことで、より多様な刺激応答性を実現することができた。また、これらの層状PDAに他の刺激応答性材料を組み合わせることでデバイスを作製し、より高度な構造柔軟性の制御により温度応答性色変化や力学的刺激応答性色変化の可視・定量化を達成することができた。これらのデバイスは、外科手術時の温度変化マッピングや、様々な力学的刺激（摩擦力や圧縮応力）の可視・定量化を可能にした。さらに、MIの適用に向けた準備として刺激応答性に関するデータセットの構築を試みた。温度と色度の関係を示すデータを整理し、これを目的変数とするデータセットを作成した。刺激応答性を支配しうると考えられるパラメータを、研究者の経験と考察もふまえて説明変数として複数選択した。このようなデータセットの機械学習を行い、研究者の経験と考察をふまえた記述子の抽出を行った。

This study is divided into chemical and material fields, molecular and molecular organization structures, from rigid to flexible, from qualitative to quantitative concepts, from quantitative to performance, from understanding to hand. The flexibility and irritability of the polymer layer structure (PDA) can be improved by introducing the interlayer structure into the polymer layer structure. Temperature responsive color change examples, small-scale applications, application, stimulation responsive prediction, and construction instructions In 2023, the structural flexibility of layered PDA was changed, and new methods were developed. This research is aimed at introducing new materials into the interlayer, such as pure materials and metal materials. In this study, the introduction of basic polymer and cyclic polymer molecules into the brain was studied. The layered PDA is composed of other stimulative materials, which are controlled by high structural flexibility, temperature responsive color change, mechanical stimulative color change, and visual quantification. The temperature changes during surgery and the visualization and quantification of mechanical stimuli (friction, pressure and contraction) are possible. For example, if you are interested in the application of MI, you may want to try to construct a new system. The color of the paper is different from that of the paper. Stimulus response is controlled by multiple factors. This is the first time that a researcher has been involved in a mechanical study.

项目成果

層状高分子の機能設計

层状聚合物的功能设计

• 发表时间: 2023
• 作者: 石田遥也;Justine M. Kalaw;重光 孟;木田敏之;緒明佑哉
• 通讯作者: 緒明佑哉

層状ポリジアセチレン／ポリウレタン複合体による引張応力と蓄積仕事量の可視・定量化

层状聚二乙炔/聚氨酯复合材料中拉伸应力和累积功的可视化和量化

• 发表时间: 2022
• 作者: Funabiki Kazumasa;Yamada Kengo;Arisawa Yuta;Watanabe Arina;Agou Tomohiro;Kubota Yasuhiro;Inuzuka Toshiyasu;Miwa Yohei;Udagawa Taro;Kutsumizu Shoichi;望月佑起 今井宏明 緒明佑哉
• 通讯作者: 望月佑起 今井宏明 緒明佑哉

Coatable 2D Conjugated Polymers Containing Bulky Macromolecular Guests for Thermal Imaging

用于热成像的含有大分子客体的可涂层二维共轭聚合物

• DOI: 10.1021/acsami.2c12909
• 发表时间: 2022
• 期刊: ACS Applied Materials & Interfaces
• 影响因子: 9.5
• 作者: Aya Edagawa;Satoru Matsuda;Hirofumi Kawakubo;Hiroaki Imai;and Yuya Oaki
• 通讯作者: and Yuya Oaki

層状ポリジアセチレンとドライリキッドの複合による高感度摩擦力センサの作製

使用层状聚二乙炔和干燥液体的复合材料制造高灵敏度摩擦力传感器

• 发表时间: 2022
• 作者: 米田華子;三輪洋平;大矢健人;中村勇登;沓水祥一;塩田菜乃 今井宏明 藤井秀司 緒明佑哉
• 通讯作者: 塩田菜乃 今井宏明 藤井秀司 緒明佑哉

A Highly Sensitive Friction-Imaging Device Based on Cascading Stimuli Responsiveness

基于级联刺激响应的高灵敏度摩擦成像装置

• DOI: 10.1039/d3mh00188a
• 发表时间: 2023
• 期刊: Materials Horizons
• 影响因子: 13.3
• 作者: Nano Shioda;Ryotaro Kobayashi;Seiichiro Katsura;Hiroaki Imai;Syuji Fujii;Yuya Oaki
• 通讯作者: Yuya Oaki