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Aug 14, 2023

ポリマーの可能性を秘めた多環分子ホイール

2023 年 8 月 2 日 この記事は、Science X の編集プロセスとポリシーに従ってレビューされました。 編集者は、コンテンツの信頼性を確保しながら、次の属性を強調しました。

2023 年 8 月 2 日

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北海道大学による

ロタキサンは、1 つ以上の環状「車輪」分子を貫通する線状「車軸」分子を備えた、絡み合った分子構造です。 車軸の端のかさばるグループが車輪の脱落を防ぎます。

今回、北海道大学の研究者らは、この技術のこれまでの成果をさらに一歩進め、複数の高分子量車軸と連動した多環式車輪を備えたマクロロタキサンを作製した。 彼らは、ジャーナルAngewandte Chemie International Editionでその革新性を報告しています。

ロタキサンは、当初は興味深い化学物質とみなされていましたが、現在では、次世代ポリマーから分子コンピューティング、センサー技術、薬物送達における野心的な可能性まで、幅広い潜在的な用途が研究されています。

北海道大学の研究者らは、国内の共同研究者らと協力して、単純な円よりも複雑な環構造が長いポリマー鎖の異なる鎖を結びつける、新しいネットワークポリマーの作製に焦点を当てている。

「これらのマクロロタキサンの多環構造は、いくつかの隣接するポリマー鎖を保持する方法でポリマーネットワーク内に永久に保持され、非浸出添加剤として有用である可能性があると考えています」と北海道チームの高分子化学者、佐藤敏文教授は語る。

3D ホイールは分子架橋のユニークで非常に柔軟な形態として機能し、ホイールと連結したポリマーストランドが従来の架橋ネットワークよりもはるかに自由に動くことができます。 構造のバリエーションにより、軟質材料の特性を細かく制御して、さまざまな産業および医療用途に適したものにする必要があります。

他の研究グループもより小さな分子の配置で同様の成功を収めていますが、北海道大学の進歩により、この分野はより大きな分子の領域に移行します。

研究者らは、ポリジメチルシロキサン (PDMS) と呼ばれる化学物質を使用して多環式環を形成する、高分子化学におけるこの重要な新開発の可能性の一部を調査しました。 彼らは、異なるサイズのリングを備えた異なる数の循環ユニットを構築することができました。 短い架橋剤を含むシリコーンポリマー鎖と組み合わせると、多環式ユニットが新たに形成された拡張され、混合され、絡み合ったネットワークに効率的に組み込まれるようになりました。

「私たちは、ネットワークの減衰性能を測定することによって、改良された柔らかい材料を作る可能性の一部を探りました。減衰性能とは、本質的に振動を吸収して低減する材料の能力です。」と佐藤氏は言います。 「これにより、当社のマクロロタキサンが従来のポリマーネットワークと比較して減衰効率の大幅な向上を達成したことが明らかになりました。」

佐藤氏らは現在、現在の進捗によって築かれた概念実証の基盤の上に構築できるさらなる可能性を探ることを計画している。

詳しくは： Minami Ebe et al、「シリコーンネットワークにおける多環式ポリジメチルシロキサンのロタキサン形成：高分子量車軸およびホイールコンポーネントからの「マクロロタキサン」構築へのステップ」、Angewandte Chemie International Edition (2023)。 DOI: 10.1002/anie.202304493

雑誌情報:応用化学国際版