小門 憲太

こかど けんた
Kenta Kokado
北海道大学電子科学研究所
准教授
A01
専門分野有機化学・高分子化学・超分子化学
公募班（2020-2021）

外部刺激に応答する異方伸縮ソフトクリスタルを用いた結晶変形挙動の合理的設計

キーワード
異方伸縮、ゲル、多孔性結晶、人工筋肉、架橋
関連する研究者
研究協力者: 佐田和己（北海道大学大学院理学研究院、教授）

研究概要

高分子ゲルは膨潤収縮に伴って大きな体積変化を示すために運動素子の作製に非常に適した材料であるが、その網目構造に筋肉のような規則性をもたせることは大変難しい。本研究代表者らは、金属有機構造体(Metal-Organic Framework, MOF)と呼ばれる有機配位子と金属イオンの無限周期構造の多孔性結晶をゲスト分子で架橋した後にソフト化してソフトクリスタルとすることで、結晶秩序に基づいた規則正しい網目構造を有する高分子ゲルを作製する。得られる高分子ゲルは、結晶由来の異方性に従って筋肉のような異方伸縮挙動を可逆的に示すことができる。その際に、架橋剤などに外部刺激応答性を導入することで、熱・光・電場などの外部刺激によって異方伸縮挙動を自在に操ることができれば、非常に複雑な運動素子のボトムアップ的な作製が可能になる。

可逆的な異方伸縮挙動を示すソフトクリスタル
公募班（2018-2019）

多孔性結晶のソフト化による刺激応答性異方伸縮ソフトクリスタルの開発

キーワード
多孔性結晶、架橋、異方伸縮、刺激応答性、高分子ゲル
関連する研究者
研究協力者: 佐田和己（北海道大学大学院理学研究院、教授）

研究概要

高分子ゲルは大きな体積変化を示すために運動素子の作製に非常に適した材料であるが、その網目構造に筋肉のような規則性をもたせることは大変難しい。本研究代表者らは、金属有機構造体(Metal-Organic Framework, MOF)と呼ばれる有機配位子と金属イオンの無限周期構造の多孔性結晶をゲスト分子で架橋した後にソフト化してソフトクリスタルとすることで、結晶秩序に基づいた規則正しい網目構造を有する高分子ゲルを作製する。得られる高分子ゲルは、結晶由来の異方性に従って筋肉のような異方伸縮挙動を可逆的に示すことができる。その際に、架橋剤などに外部刺激応答性を導入することで、熱・光・電場などの外部刺激によって異方伸縮挙動を自在に操ることができれば、非常に複雑な運動素子のボトムアップ的な作製が可能になる

可逆的な異方伸縮挙動を示すソフトクリスタル

研究業績

査読付発表論文

A01-11

  1. ”Swelling Behavior of Lipophilic Polyelectrolyte Gels in Organic Solvents-Water or Sea Water Binary Mixtures” X. Wang, S. Sunaga, *K. Kokado, *K. Sada, Macromol. Chem. Phys., Accepted.
    DOI: 10.1002/macp.202100505
  2. "Triple Thermoresponsiveness of a TADDOL-Based Homopolymer through the Formation of Supramolecular Complexes with Chiral Guest Molecules at Variable Ratios" M. Naya, *K. Kokado, *K. Sada, ACS Appl. Polym. Mater., 2, 4415–4424 (2020).
    DOI: 10.1021/acsapm.0c00491
  3. "Emissive Tetraphenylethylene (TPE) Derivatives in a Dissolved State Tightly Fastened by a Short Oligo(Ethylene Glycol) Chain” Y. Tanaka, T. Machida, T. Noumi, *K. Sada, *K. Kokado, Org. Chem. Front., 7, 2649-2656 (2020).
    DOI: 10.1039/D0QO00839G
  4. "Photo‐Induced Pyramidal Inversion Behavior of Phosphines Involved with the Aggregation‐Induced Emission (AIE) Behavior" T. Machida, T. Iwasa, T. Taketsugu, *K. Sada, *K. Kokado, Chem. Eur. J., 26, 8028-8034, (2020). (Front Cover) (領域内共同研究 A01公募 岩佐)
    DOI: 10.1002/chem.202000264
  5. "Metal-Organic Framework Tethering pH- and Thermo-Responsive Polymer for ON-OFF Controlled Release of the Guest Molecules" S. Nagata, *K. Kokado, *K. Sada, CrystEngComm, 22, 1106-1111, (2020).
    DOI: 10.1039/c9ce01731c
  6. "Supramolecularly Designed Thermoresponsive Polymers in Different Polymer Backbones" M. Naya, *K. Kokado, K. B. Landenberger, S. Kanaoka, S. Aoshima, *K. Sada, Macromol. Chem. Phys., 221, 1900455, (2020). (Back Cover)
    DOI: 10.1002/macp.201900455
  7. "Synthesis of pyramidal tetraarylborate pentads" N. Sakamoto, *K. Kokado, *K. Sada, New J. Chem., 43, 14853–14858 (2019).
    DOI: 10.1039/c9nJ01772k
  8. "Step-growth copolymerization between immobilized monomer and mobile monomer in metal-organic frameworks" S. Anan, Y. Mochizuki, *K. Kokado, *K. Sada, Angew. Chem. Int. Ed., 58, 8018-8023 (2019).
    DOI: 10.1002/anie.201901308
  9. "Post-synthetic Modification of Metal-Organic Framework through Urethane Formation" S. Anan, *K. Kokado, *K. Sada, Chem. Lett., 48, 285-287 (2019).
    DOI: 10.1246/cl.180955
  10. "Control of Aggregation-Induced Emission from a Tetraphenylethene Derivative through the Components in the Co-crystal" T. Jimbo, M. Tsuji, R. Taniguchi, *K. Kokado, *K. Sada, Cryst. Growth Des., 18, 3863-3869 (2018).
    DOI: 10.1021/acs.cgd.8b00141

国内学会発表

A01-11

  1. “Crystal Component Linking of Porous Crystals for Controlled Polymerization” Japan-Taiwan Bilateral Polymer Symposium 2022 (Online, Mar. 7-8, 2022)
  2. ”結晶の構成要素を連結する巨大分子の精密合成” 2021年度日本化学会北海道支部室蘭地区化学講演会 (Online, Feb. 4, 2022)
  3. ”結晶の構成要素を連結する巨大分子の精密合成” 関東高分子若手研究会2020 ミニシンポジウム (Online, Sep. 19, 2020.)
  4. ”多孔性結晶の構成要素を連結する精密高分子合成法の開発” 第29回MRS年次大会 (Yokohama, Japan, Nov. 27-28, 2019.)

国際学会発表

A01-11

  1. “Design of AIEgens from the molecular structural change in the excited state” Pacifichem2021 (Online, Dec. 16-21, 2021)
  2. Crystal Component Linking as a New Controlled Polymerization” Cooperative phenomena in framework materials: Faraday Discussion (Online, Oct. 13-16, 2020.)

受賞

A01-11

  1. 受賞タイトル：多孔性結晶の規則性に基づく結晶精密重合系の開発　高分子学会関西支部 2019年 ヤングサイエンティスト講演賞　受賞者：小門 憲太
  2. 受賞タイトル：AIE-4 MDPI Molecules, MDPI Polymers and ACS Omega Prizes for Best Oral Presentation of Young Scientist　受賞者：小門 憲太
関連ウェブサイト
連絡先
kokado@es.hokudai.ac.jp