Research Abstract


Expansion–contraction of photoresponsive artificial muscle regulated by host–guest interactions

2012年12月11日 Nature Communications 3 : 1270 doi: 10.1038/ncomms2280

刺激応答性高分子材料の開発は非常に重要である。特にアクチュエーターと直接接触せずに遠隔操作される材料の開発は重要である。今回我々は、ホスト-ゲスト相互作用と光スイッチング能力とをヒドロゲルに組み込んで、光応答性超分子アクチュエーターを設計した。ホスト分子としてα-シクロデキストリン、光応答性のゲスト分子としてアゾベンゼン誘導体を含むヒドロゲルを作成した。このゲルは365 nmの紫外光を照射することにより伸長し、430 nmの可視光を照射することにより収縮した。この変化は可逆的である。この超分子ヒドロゲルの変形は、入射方向に依存するため、入射方向により平板形のヒドロゲルを水中で曲げることができる。可視光を照射すると、変形したヒドロゲルは即座にもとに戻る。α-シクロデキストリンとアゾベンベンゼンによる光駆動超分子アクチュエーターのこのような機能は、紫外光や可視光の照射による包接錯体の形成と解離に由来する。

高島 義徳1, 畠中 省伍1, 大坪みゆき1, 中畑 雅樹1, 角田 貴洋1, 橋爪 章仁1, 山口 浩靖1 & 原田 明1

  1. 大阪大学大学院 理学研究科 高分子科学専攻
The development of stimulus-responsive polymeric materials is of great importance, especially for the development of remotely manipulated materials not in direct contact with an actuator. Here we design a photoresponsive supramolecular actuator by integrating host–guest interactions and photoswitching ability in a hydrogel. A photoresponsive supramolecular hydrogel with α-cyclodextrin as a host molecule and an azobenzene derivative as a photoresponsive guest molecule exhibits reversible macroscopic deformations in both size and shape when irradiated by ultraviolet light at 365 nm or visible light at 430 nm. The deformation of the supramolecular hydrogel depends on the incident direction. The selectivity of the incident direction allows plate-shaped hydrogels to bend in water. Irradiating with visible light immediately restores the deformed hydrogel. A light-driven supramolecular actuator with α-cyclodextrin and azobenzene stems from the formation and dissociation of an inclusion complex by ultraviolet or visible light irradiation.