小さな分子の変化が大きな微粒子の変形に至るまで-分子レベルの光異性化を高分子鎖・内部構造を介して微粒子変形へと伝達-

2026-10-30 愛媛大学

愛媛大学の研究チームは、光によって分子構造が変化するアゾベンゼンを高分子の主鎖に組み込んだ、光応答性高分子微粒子を開発した。光を照射すると、アゾベンゼンの光異性化によって生じる分子レベルの構造変化が、高分子鎖の収縮や再配向、さらに微粒子内部の配向構造へと伝わり、直径数~数十マイクロメートルの微粒子全体の形状が変化することを明らかにした。また、ラジカル型チオール-エン重付加反応を利用した新しい微粒子作製法も確立した。本研究の重要な点は、分子の小さな変化を高分子内部の階層構造を介して、目に見える大きさの粒子変形へと増幅・伝達する仕組みを実証したことである。光によって形状や構造を制御できる機能性材料の設計に新たな指針を与え、光駆動型微小デバイスや刺激応答性材料などへの応用が期待される。

小さな分子の変化が大きな微粒子の変形に至るまで-分子レベルの光異性化を高分子鎖・内部構造を介して微粒子変形へと伝達-
主鎖型アゾベンゼン高分子微粒子の動的階層構造変化

<関連情報>

不均一系ラジカル型チオール–エン重付加により作製した主鎖型アゾベンゼン高分子微粒子における光異性化・高分子鎖再配向・形状変形のカップリング Coupled Photoisomerization, Chain Reorientation, and Shape Deformation in Main-Chain Azobenzene Polymer Particles Prepared by Heterogeneous Radical-Mediated Thiol–Ene Polyaddition

Tomomichi Itoh; Shoma Yamamoto; Yuito Takechi; Yuki Itoh; Hiroaki Shimomoto; Eiji Ihara
Macromolecules  Published:DOI:https://doi.org/10.1021/acs.macromol.6c02195

Abstract

Main-chain azobenzene polymers provide a unique platform in which photoisomerization is directly coupled to backbone conformation and molecular ordering. Herein, we report the synthesis of noncrosslinked main-chain azobenzene polymer particles by heterogeneous radical-mediated thiol–ene polyaddition of a divinyl azobenzene and a dithiol. Particle formation proceeded through polymerization-induced liquid–liquid phase separation followed by solidification, revealing characteristic features of particle formation in this step-growth polymerization system. The resulting particles developed ordered internal structures, whose domain configurations were controllable by thermal treatment. Photoisomerization of the azobenzene units induced changes in chain conformation, altered chain ordering, and enabled shape changes of mechanically deformed particles. These findings establish heterogeneous radical-mediated thiol–ene polyaddition as a molecular-design strategy for propagating azobenzene photoisomerization into backbone conformational, structural, and mechanical responses in polymer particles.

0504高分子製品
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