筋肉のサルコメア構造に見られるように、生体系ではミクロスケールでの分子認識が集積化されることでマクロスケールでの動きへとつながっている。
我々は超分子を用いた刺激応答性超分子材料を作製するに当たり、二つのアプローチを試みた。一つは架橋密度を変化させる方法と架橋点間距離を変化させる方法である。一方は可逆的な結合の形成と解離を利用した超分子ゲルで有るのに対し、もう一方は高分子鎖間が機械的に連結された構造であるため、トポロジカルゲルに分類される。
光刺激応答性超分子ゲル
α-シクロデキストリン(αCD)とアゾベンゼン(Azo)との組み合わせにより、光刺激に応答して伸縮・屈曲するアクチュエータを構築した。このヒドロゲルに対して化学刺激、光刺激を与えることでゲル内の超分子構造を変化させ、ゲルの可逆的膨潤-収縮を実現した。ヒドロゲル内で形成された超分子架橋が光刺激応答性のホスト-ゲスト包接錯体であることに着目し、光刺激に応じた可逆的な膨潤-収縮性を検討した。αCD-Azo gel を5×5×2 mm3 に切り出し、UV光（λ= 365 nm）を1時間照射した。その結果、最大 40% の重量増大が確認された。続いて、Vis光（λ= 430 nm ）を1時間照射すると、UV光照射前の重量まで戻った。光の波長に応じて超分子架橋が可逆的に形成-解離することで、ゲルが可逆的に膨潤-収縮したものと考えられる。αCD-Azo gelを平板状に成形して、UV光をαCD-Azo gelの片面に対して照射すると、大きく屈曲した。続いてVis光を照射すると、元の状態に戻り、繰り返し行えることも明らかとなった。屈曲現象が観測された原因として、光照射面のAzoが異性化することで照射面が優先的に膨潤収縮したためと考えられる。
(Takashima, Y.; Hatanaka, S.; Otsubo, M.; Nakahata, M.; Kakuta, T.; Hashidzume, A.; Yamaguchi, H.; Harada, A., Nat. Commun. 2012, 3, 1270.)
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