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

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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。