マイクロ流体の力学的エネルギーを利用したブロック型超分子の創製

利用微流体的机械能创建块状超分子

基本信息

批准号：
21J11175
负责人：
神崎千沙子
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Kyoto Prefectural University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題では、分子集積の反応場としてマイクロフロー空間に着目し、これまでの分子集積技術では困難とされてきた、２種のモノマー分子を異方的にブロック状に配置したジブロック超分子ポリマーの創製と、そのブロックドメインサイズの制御を達成した。すでに申請時点において、１種類のポルフィリンモノマー（ＴＰＰＳ）を用いた実験から、超分子ポリマーの分子量制御とその異方的な成長の可能性を実験的に確かめていた。本研究課題の達成のためには、主として１）第２モノマーとなる新たなＴＰＰＳ誘導体の合成、２）新規ＴＰＰＳ誘導体の重合ダイナミクスの解析、３）ドメインサイズが制御されたブロック構造の創製　の３項目の達成が必須となる。令和３年度においては、１）２）について詳細な検討を行い、新規合成したＴＰＰＳ誘導体について、それぞれの誘導体の重合速度をライブラリ化することに成功した。ここで得られた結果を基に、令和４年度においては、実際にマイクロフロー空間を用いて項目３）の達成を目指した。これまで得られた各種誘導体の重合ダイナミクスのデータから、導入するモノマーの種類や濃度条件を決定・連続的に変化させ、マイクロフロー内でＴＰＰＳ超分子ポリマーに対してＴＰＰＳ誘導体モノマーを衝突させた。得られたマイクロフロー流出溶液についてＵＶーＶｉｓ測定及び原子間力顕微鏡観察を実施することで評価を行った。その結果、ＴＰＰＳポリマーに対して異方的に３種類のＴＰＰＳ誘導体が結合、重合が進行し、ジブロック超分子ポリマーが創製していることが解った。更にこのＴＰＰＳ誘導体のドメインサイズは導入するモノマー濃度および会合特性によって制御できた。以上の結果より、マイクロフロー空間を超分子形成場として用いることで、配列・分子量・方向を同時に制御したジブロック超分子ポリマーの創製が可能であることを確認した。

在这个研究主题中，我们专注于微流空间作为分子积累的反应场，并实现了二膨胀超分子聚合物的创建，其中两种单体分子被排列在各向异性块中，这些分子被认为很难用常规的分子积累技术来进行块和控制块的传统分子积累技术。在应用时，使用一种类型的卟啉单体（TPP）的实验已经通过实验验证，以控制超分子聚合物的分子量及其各向异性生长潜力。为了实现这一研究主题，必须实现三个要点：1）新的TPP衍生物的合成，该衍生物将成为第二个单体，2）分析新TPP衍生物的聚合动力学，3）创建具有控制域尺寸的块结构。在2021财政年度，我们对1）和2）进行了详细的检查，并成功地将新合成的TPP衍生物的每个衍生物的聚合速率库库。根据此处获得的结果，在2022年，我们旨在通过实际使用微流空间来实现项目3）。基于最新获得的各种衍生物的聚合动力学数据，引入的单体类型和浓度条件被确定并连续改变，并且TPPS衍生物单体与TPPS超分子聚合物在微丝体内碰撞。通过UV-VIS测量和原子力显微镜观测来评估所得的微流出溶液。结果，发现三种类型的TPP衍生物与TPPS聚合物的各向异性键合，并且聚合过程会产生二膨胀超分子聚合物。此外，该TPPS衍生物的域大小可以通过引入的单体浓度和关联性能来控制。从上面的结果中可以证实，通过将微流空间作为超分子形成场，可以同时控制二嵌段超分子聚合物，同时控制布置，分子量和方向。