ブロック共重合体の時空間制御による新規機能性流体の創製

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前年度までに、外部刺激の入出力がない一定条件下で化学振動反応を生起させることによるABA型トリブロック共重合体の自律的な集合-分散による溶液粘性の自律振動系などを報告してきた。しかし、ABA型トリブロック共重合体で観測された溶液粘性振幅は2.0 ~10 mPa s程度と目視では確認できないほど小さく、ゾル-ゲル振動の実現と共に溶液粘性振幅の拡大は大きな課題であった。そこで、粘性振幅の拡大にはゲル形成/ネットワーク形成の高効率化が必要であると考え、ABC型トリブロック共重合体(ABC tri-BCP)を設計した。本トリブロック共重合体は、10℃付近にLCSTを有する温度応答性のAセグメント、親水性のBセグメントと、20℃~30℃付近にLCSTを有する自励振動Cセグメントから構成されている。水溶液中では、10℃以下の低温領域では高い溶解性を示すほか、昇温過程でAセグメント、Cセグメントが段階的に凝集することによりミセル連結時にループ構造が形成されにくく、結果として効率のよいネットワークの組換えが実現できると考えた。そこで、得られたABC-tri BCPに対しBZ反応を生起させたところ、外部刺激の入出力がない一定条件下で自律的なゾル-ゲル振動が生起した。この現象は、貯蔵弾性率と損失弾性率が、時間と共にクロスオーバーしたことからも確認された。また、時分解動的光散乱測定を系に適用したところ、溶液のエルゴード性が周期振動する様子もみられた。また、溶液を0.1 wt%まで薄めると、系の流体力学的半径が30 nm~200 nmの範囲で周期振動したことから、ミセルの連結/分散振動に基づくゾルゲル転移という、目的通りの機能が実現されていることが推察された。以上の結果は、2017年1月14日に投稿、2017年5月8日にNature Communications誌にアクセプトされた。