構造色発現現象により水素結合形成を検知するソフトマテリアルの創製

创建通过结构显色现象检测氢键形成的软材料

基本信息

  • 批准号:
    14045227
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.24万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2002 至 2003
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

これまでの研究において、環境に応じて大きさや形が変化するソフトマテリアル(ゲル)に構造色発現機能を付与することを試みてきた。高分子鎖が化学的に架橋された三次元網目構造の隙問に溶媒を蓄えた状態にあるゲルを用いると、環境に応じたゲルの大きさの変化(長さ、体積、重さ)を観測することで、ゲルを構成する一本一本の高分子の溶液中での振る舞い(広がり方)を解析できる。従来、非常に困難であった溶液中における高分子鎖の振る舞いを観測することが、ゲルとして扱うことで非常に容易になったのである。つまり、ゲルはフラスコ内で生じている分子レベルの挙動を肉眼で観測できるようにする材料であると考えている。この考えをさらに発展させるために、光の波長レベルの微細周期構造を刻み込むことで、体積の変化を構造色の変化としで捕らえられることを見出した。長さ、体積、重さを測定する場合は環境に伴って生じるゲル内の変化の平均を観測していたが、構造色を示すゲルを観測することでゲルの微細な部分における変化がより詳細に観測できるようになった。このような変化に伴う情報量の増大は、フラスコ内の環境変化に対応した情報をダイナミックに伝えてくれる。"フラスコ内で生じている分子レベルの挙動を、ゲルという材料を通して肉眼で見ることで理解できるようにしたい"という哲学が、本研究提案の根底にある。本研究では、"様々な構造色を付与したゲルの研究"を通して分かった知見を基に、特定分子との間に、水素結合、双極子-イオン結合、共有結合を形成することで膨潤度を変化させるゲルを構築し、その構造色変化として捕らえることのできるバイオ・ケミカルセンサーの構築を遂行した。その結果、特定のイオンおよびグルコースを検知して、構造色を変化させるゲルを構築することができた。本センサーに利用する構造色変化を利用した光学的検知方式は、従来のセンサーのようなデバイスに大きな電圧を負荷する電気化学的方法や強い光源を利用した方式とは異なり、デバイスにおけるエネルギーのやりとりがほとんどないことから、省電力で材質安定性の高いシステムの開発が可能となる。
This study focuses on the study of environmental factors and the development of structural color functions. The polymer chain is chemically linked to the three-dimensional mesh structure, the solvent, the storage state, the use, the environment, the large size, the change (length, volume, weight), the measurement, the composition, and the vibration of the polymer in solution. It is very difficult to measure the polymer chain in solution. The material of the material is detected by the naked eye. The wavelength of light is the wavelength of the fine periodic structure. The volume of light is the wavelength of the fine periodic structure. The length, volume and weight of the sample are measured in detail. The increase in the amount of information associated with this change in environment is reflected in the increase in the amount of information associated with this change. "The basic philosophy of this research proposal is to understand and understand the material." This study is based on the study of "structural color assignment", which is carried out on the basis of knowledge, specific molecular space, water element binding, dipole binding, common binding, swelling, structural color assignment, structural color assignment and construction. The result is that the color of the material is not uniform. The present invention uses optical detection methods to detect the presence of light sources, such as high voltage load, high voltage load, and low power consumption.

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
竹岡敬和, 渡辺正義: "コロイド結晶のソフトマテリアル化"繊維学会誌. 59. 49-54 (2003)
Takakazu Takeoka、Masayoshi Watanabe:“将胶体晶体转化为软材料”日本纺织科学技术学会杂志 59. 49-54 (2003)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Takeoka, M.Watanabe: "Template Synthesis of Chameleonic Poly(N-isopropylacrylamide) gels Using Self-Assembled Colloid Silica Crystals"Adv.Mater.. 15. 199-201 (2003)
Y.Takeoka,M.Watanabe:“使用自组装胶体二氧化硅晶体的变色龙聚(N-异丙基丙烯酰胺)凝胶的模板合成”Adv.Mater.. 15. 199-201 (2003)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
M.Kumoda, Y.Takeoka, M.Watanabe: "Template Synthesis of Poly(N-isopropylacrylamide) Mini-gels Using Interconnecting Macroporous Polystyrene"Langmuir. 19. 525-528 (2003)
M.Kumoda、Y.Takeoka、M.Watanabe:“使用互连大孔聚苯乙烯模板合成聚(N-异丙基丙烯酰胺)微型凝胶”Langmuir。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
竹岡敬和, 渡辺正義: "ゲルの構造記憶能と機能化"高分子加工. 52. 9-17 (2003)
Takakazu Takeoka、Masayoshi Watanabe:“凝胶的结构记忆能力和功能化”聚合物加工。52. 9-17 (2003)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Saito, Y.Takeoka, M.Watanabe: "Simple and Precision Design of Porous Gel as a Visible Indicator for Ionic Species"Chem.Commun.. 2126-2127 (2003)
H.Saito、Y.Takeoka、M.Watanabe:“作为离子物质可见指示剂的多孔凝胶的简单而精确的设计”Chem.Commun.. 2126-2127 (2003)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
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    鈴木 元紀;岩田 政典;手島 翠;竹岡 敬和;関 隆広;田中祐樹・片桐清文・犬丸 啓;Fumiyasu Oba;鈴木 元紀・岩田 政典・手島 翠・竹岡 敬和・関 隆広
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知道了