刺激応答性ゲルを用いた多機能マイクロ化学チップの開発とマイクロリアクターへの応用

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研究員はゲル内部のアニオンとアニオンレセプターとの錯形成によって体積変化を示す刺激応答性ゲルを用いて、多数の機能を有するマイクロ化学チップ、ならびにそれを用いたマイクロリアクターへの応用を目指し研究を行っている。これまでに、様々な有機溶媒中においてアニオンとアニオンレセプターとの錯形成によってゲルの膨潤・収縮が可逆的に誘起可能であることを明らかとしていた。この研究成果をもとに、本年度は用いるアニオンレセプターを様々検討することによって、特異な膨潤挙動を示す刺激応答性ゲルの開発を試みた。目的とする高分子ゲルは、既報にならいフリーラジカル重合により作製した。今回アニオンレセプターとして疎水的なカンファー構造を有するユーロピウム錯体に着目し、得られたゲルに対してこのユーロピウム錯体を添加したところ、トルエンやベンゼンといった従来のゲルでは膨潤変化が全く誘起されなかった芳香族炭化水素系溶媒中においても刺激応答性ゲルとして機能することが明らかとなった。通常芳香族炭化水素系溶媒などのように非常に誘電率が低い溶媒中においてはイオン会合が非常に強固に働いてしまうため、これらの溶媒中でゲルの膨潤を誘起させ刺激応答性ゲルとして機能させることは困難である。既報のアニオンレセプターを用いた際にはこのような挙動は見られないことから、カンファー構造のような嵩高い置換基、フッ化アルキル基のような炭化水素系溶媒と非常に馴染みやすい置換基を有するアニオンレセプターを用いたことによってこのような特異な膨潤挙動が発現できたものと考えられる。今回得られた芳香族炭化水素系溶媒中において機能する刺激応答性ゲルは、本研究課題であるマイクロ化学チップ、マイクロリアクターへの応用を目指す上で非常に有用な知見であり、今後の発展が期待できる。得られた研究成果をもとに論文を執筆し投稿する予定である。