広報活動

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2010年11月5日

独立行政法人 理化学研究所

光を運動エネルギーに変える新高分子素材の開発に成功

―世界で初めて分子を大面積で3次元的に配列させ、新機能を実現―

ポリマーブラシが形成する階層構造の模式図

自然界には、機能分子を階層的に集積し、究極の階層構造を作り上げ、複雑な機能を実現している生物や生体組織が数多く見られます。例えば、筋肉組織では、運動単位である「アクチン」と「ミオシン」からなる筋収縮の最少単位「サルコメア単位」が一方向整列して「筋原繊維」を形成し、巨大な筋肉の運動を引き起こしています。光で変形したり、電子を流すなどの機能を持った分子を、人工的に規則正しく大面積で集積することができると、機能性材料の性能向上や革新的新機能の発現につながるため、世界中で精力的に開発が行われていますが、これまで実現させた例はありませんでした。

フィルムの光による変形(上)とアゾベンゼンの光異性化に伴う構造変化(下)。

基幹研究所機能性ソフトマテリアル研究グループのエネルギー変換研究チームらは、光で構造が変化するアゾベンゼン分子を組み込んだブラシ状の高分子「ポリマーブラシ」を、大面積で3次元的に一挙に配列させる手法の開発に初めて成功しました。この規則性のある3次元集積構造は、延伸したテフロンシート(テフロン?はデュポン社の登録商標です)にポリマーブラシを挟み込み、アイロンに似た熱と圧力を加えるという、いたって簡単な操作で実現しました。さらに、このフィルムに光を当てると、アゾベンゼン分子の構造変化が一方向に集約し、フィルムが湾曲するという巨視的変形を引き起こすことを見いだしました。
すなわち、この新しいフィルムは光エネルギーを運動エネルギーに変換する機能を持っており、新たな人工筋肉材料などへの展開が期待されます。また、本技術は有機薄膜太陽電池をはじめとする次世代の機能材料の開発にも革新をもたらすと期待されます。

理化学研究所
基幹研究所 機能性ソフトマテリアル研究グループ
グループディレクター 相田 卓三(あいだ たくぞう)
Tel: 03-5841-7251 / Fax: 03-5841-7310
チームリーダー 福島 孝典(ふくしま たかのり)
Tel: 048-462-1111 ext. 6345, 6349, 6338