高分子ハイドロゲルのミクロ相分離現象を利用した高効率人工光合成デバイスの構築

利用聚合物水凝胶微相分离现象构建高效人工光合作用装置

基本信息

批准号：
19J01659
负责人：
榎本孝文
金额：
$ 3.08万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

令和３年度は，これまでに作製した光機能性ミセルを化学的に接続し，集積化させるための「電子伝達高分子」に関する検討を行った．具体的には，poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm)を主骨格とする高分子に，可逆的な酸化還元特性を有するビオロゲン部位を導入することで電子伝達能を有する高分子を合成し，その酸化還元特性の評価を行った．光水素発生反応においては，ビオロゲン誘導体が良い電子メディエーターとしてはたらくことが知られており，ビオロゲン骨格を有する高分子は，光水素発生ミセルを集積化させるために適切な電子伝達高分子であると考えられる．まず，NIPAAmとビニル基を有するビオロゲン誘導体を，精密ラジカル重合の一種である原子移動ラジカル重合で直接共重合する方法を試みたところ，ビオロゲン誘導体の還元によって重合が阻害されてしまい，高分子が得られないことが明らかになった．そこで，あらかじめ NIPAAmと１級アミノ基を有するモノマーである3-(N-aminopropyl)methacrylamide (NAPMAm) の共重合体を合成し，そこにカルボキシル基を有するビオロゲン誘導体を後修飾することで，目的とする骨格を有する高分子を得ることに成功した．得られた高分子の水溶液に対して化学還元剤を添加すると，ビオロゲン誘導体の還元体が生成することが確認された．更に，この高分子を色素および犠牲還元剤と共存させることで，可視光照射に伴うビオロゲン含有高分子への電子注入を確認した．これらの結果は，この高分子が電子メディエーターとしての機能を有していることを示唆するものである．以上，令和３年度の研究によって，光機能性高分子ミセルを集積化させるために重要な要素である「電子伝達高分子」の合成手法の確立と機能評価が達成された．

在 2021 财年，我们研究了“电子传输聚合物”，以化学方式连接和整合我们迄今为止创建的光功能胶束。具体而言，我们通过在以聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAAm）为主要骨架的聚合物中引入具有可逆氧化还原性能的紫精部分，合成了具有电子转移能力的聚合物，并对其氧化还原性能进行了评价。已知紫罗碱衍生物在光氢生成反应中充当良好的电子介体，并且具有紫罗碱骨架的聚合物被认为是用于集成光氢生成胶束的合适的电子转移聚合物。首先，当我们尝试使用原子转移自由基聚合（精密自由基聚合的一种）将NIPAAm和带有乙烯基的紫罗碱衍生物直接共聚时，聚合反应因紫罗碱衍生物的还原而受到抑制，并获得了聚合物。很明显这是不可能的。因此，通过合成NIPAAm和具有伯氨基的单体3-(N-氨基丙基)甲基丙烯酰胺(NAPMAm)的共聚物，并用具有羧基的紫精衍生物对其进行后改性，我们实现了预期的目标。成功获得了具有以下骨架的聚合物已证实，当将化学还原剂添加到所得聚合物水溶液中时，产生还原形式的紫罗碱衍生物。此外，通过将该聚合物与染料和牺牲还原剂共存，我们证实了在可见光照射下电子注入到含紫罗碱的聚合物中。这些结果表明该聚合物具有电子介体的功能。如上所述，通过2021财年进行的研究，我们实现了“电子转移聚合物”的合成方法的建立和功能评估，“电子转移聚合物”是集成光功能聚合物胶束的重要要素。

项目成果

期刊论文数量（28）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

吉田亮, RAFT重合誘起自己組織化(RAFT-PISA)によるプロトン供給部位を内包した新規コアシェル型自励振動高分子の作製

Ryo Yoshida，通过 RAFT 聚合诱导自组装（RAFT-PISA）制备含有质子供应位点的新型核壳型自振荡聚合物

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
小野貴裕; 榎本孝文; 小野田実真; 上木岳士; 玉手亮多; 秋元文; 吉田亮
通讯作者：
吉田亮

Capsule-shaped Self-Oscillating Gel with Cell-like Surface Fluctuation, The 43rd Annual Meeting of the Japanese Society for Biomaterials

具有类细胞表面波动的胶囊状自振荡凝胶，第 43 届日本生物材料学会年会

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
W. S. Lee; T. Enomoto; A. M. Akimoto; R. Yoshida
通讯作者：
R. Yoshida

Dirhodium-Based Supramolecular Framework Catalyst for Visible-Light-Driven Hydrogen Evolution

用于可见光驱动析氢的铑基超分子骨架催化剂

DOI：
10.1021/acs.inorgchem.1c01279
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
4.6
作者：
Chinapang Pondchanok;Iwami Hikaru;Enomoto Takafumi;Akai Takuya;Kondo Mio;Masaoka Shigeyuki
通讯作者：
Masaoka Shigeyuki

人工光合成回路を内包する高分子システムの自己集合挙動

含有人工光合回路的聚合物系统的自组装行为