分子機械によって迅速に駆動される溶剤のない光反応性人工筋肉
Shinji Ikejiri1, Yoshinori Takashima1,2, Motofumi Osaki1
1Department of Macromolecular Science, Graduate School of Science , Osaka University , Toyonaka , Osaka 560-0043 , Japan.
Journal of the American Chemical Society
|November 13, 2018
まとめ
ポリエチレングリコール (PEG) と新しいダイジーチェーンアクチュエータで作られた光反応ゲルは,紫外線の下で迅速で大きな変形を示します. この動きは,スティルベンの光異性化によって引き起こされ,濡れた状態と乾いた状態の両方で繰り返し曲げるおよび持ち上げる動作を可能にする.
科学分野:
- 材料科学
- ポリマー化学
- ナノテクノロジー
背景:
- フォトレスポンシブ素材は,高度なアクチュエータの可能性を秘めています.
- ポリマーゲルは 特定の機械反応のために設計できます
- ロタキサン基の分子機械は,調節可能なアクチュエーションメカニズムを提供します.
研究 の 目的:
- [c2]ダイジー・チェーン・クロスリンク・ポリマー・ネットワークを用いた新しい光反応アクチュエータを開発する.
- 紫外線照射によって誘発されるメカニズムを調査する.
- これらのアクチュエータの性能を湿気状態と乾燥状態の両方で評価する.
主な方法:
- 4アームのポリエチレングリコール (PEG) を使って, [c2]ダイジーチェーンで交結した水素ゲルとドライゲルの製造.
- UV/VISスペクトロスコーピー,NMR測定,および牽引力試験により,アクチュエーションメカニズムを分析する.
- 異なる紫外線波長と機械的な負荷下でのアクチュエーション性能の評価
主要な成果:
- ジェルは湿った状態と乾燥状態の両方でUV照射で高速で大きな変形を示しました.
- アクチュエーションは[c2]デイジー鎖内のスティルベン単体の光異性化によって導かれることが確認された.
- ゲルの反応と収縮は4本のPEGの分子量に依存した.
結論:
- この研究では,α-サイクロデクストリン (αCD) がトランススティルベンを認識し,PEG鎖の長さを維持し,シスイソメリゼーションでそれを放出し,ゲルの収縮を引き起こすメカニズムが明らかにされています.
- 合成アクチュエータは重複可能で,自重の15倍の重さを曲げて持ち上げるなどの重要な機械的な作業を行うことができます.
- これらの発見は,ロタキサンベースのポリマーネットワークが多用途の光反応アクチュエータとしての可能性を強調しています.
関連する概念動画
Solvents
71.1K
A solvent is a substance, most often a liquid, that can dissolve other substances. Here, the substance being dissolved is called a solute. When a solvent and a solute combine, they form a solution - a homogenous mixture of both the solvent and the solute. Water is a universal biological solvent. Its polar structure allows it to dissolve many other polar compounds. The ability of water to dissolve is governed by a balance between water molecules binding to each other and binding to the solute.
A...
A...
71.1K
Titration in Nonaqueous Solvents
1.4K
Most acid-base titrations are performed in an aqueous medium. In aqueous titrations, water competes with weaker acids or bases for proton donation or acceptance, leading to ambiguous endpoints in the titration curve. Water also affects the partial ionization of weak acids or bases. For example, water accepts a proton from acetic acid to form hydronium and acetate ions. The hydronium ion formed is a stronger acid than acetic acid, and the acetate ion is a stronger base than water. As a result,...
1.4K
Machines
579
Machines are complex structures consisting of movable, pin-connected multi-force members that work together to transmit forces. One example of a machine is the cutting plier, which is used to cut wires by applying forces to its handles. When equal and opposite forces are exerted on the handles of the cutting plier, they cause the cutting edges to come together and apply equal and opposite reaction forces on the wire, which are greater than the applied forces.
A free-body diagram of the...
A free-body diagram of the...
579
Molecular Shape and Polarity
75.7K
Dipole Moment of a Molecule
75.7K
Machines: Problem Solving II
668
Machines are complex structures consisting of movable, pin-connected multi-force members that work together to transmit forces. Consider a lifting tong carrying a 100 kg load. It comprises movable sections DAF and CBG linked together with member AB.
668
Machines: Problem Solving I
714
A toggle clamp is a mechanical device commonly used for holding and clamping objects in various applications, such as woodworking, metalworking, and assembly operations. Consider a toggle clamp subjected to a force of 200 N at the handle. The vertical clamping force can be calculated, provided the dimensions of the toggle clamp are known.
The toggle clamp system is a machine structure consisting of movable, pin-connected multi-force members that form a stabilized system to transmit forces. The...
The toggle clamp system is a machine structure consisting of movable, pin-connected multi-force members that form a stabilized system to transmit forces. The...
714


