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応力や粘度に応答する光機能分子 『FLAP』
~その特性と応用~

齊籐 尚平(京都大学 理学研究科)

発明のポイント

FLAP : 中心の柔軟な共役系環状構造と、中心から延びる剛直な両翼骨格をもつV字型分子

(Flexible Aromatic Photofunctional molecules)

FLAPの性質 : 粘度、応力、光などの刺激や環境変化

分子の羽ばたき運動で感知

V字型から平面型に構造変化

[A typical FLAP structure]

S. Saito* et al. J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 8842; Nature Commun., 2016, 7, 12094.

[構造変化の効果]
分子の蛍光色が変化
「環境変化」を「色の変化」で観測可能
分子間の集積構造が変化
「外部刺激」で「集積解除」

発明の概要、従来技術との比較・優位性、想定される用途

応用例1: 粘度プローブ

微小粘度変化のモニタリング用蛍光プローブ

不均一媒体のムラ、局所硬さ分布、相転移を可視化・定量できる。

(従来技術)

主として高粘度域のみ測定可

低粘度域(0.1–100cP (mPa・s))で測定可。LED照射でその場解析。

(想定される用途)

  • ・ 粘度の分布、過程、変化等の可視化
  • -不均一媒体等の局所粘度(ムラ)
  • -接着材料の硬化過程
  • -液晶やゲルの相転移過程
  • ・ 高分子等の材料のナノレベル評価
  • -材料の分子レベルの硬さや自由体積

応用例2: 応力プローブ

微小応力変化のモニタリング用蛍光プローブ

高分子材料中で1MPa未満の応力、不均一分布を可逆に可視化できる。

(従来技術)

ナノスケールの応力集中測定が困難

応力変形したポリマー中の、直線状に伸びた分子の比率を測定可能。

(想定される用途)

  • ・ 高分子材料にかかる応力、圧力の可視化
  • -フィルムにかかる圧力分布
  • -材料破壊時の応力伝達、追跡
  • -細胞培養ゲルなどにかかる応力の評価
  • ・ 材料破壊前の微小応力を察知するセンサー
  • ・ 高分子材料の応力分散用設計指針提示

応用例3: 光応答性材料

光照射により可逆な接着・変形可能な材料

融解と固化を制御できる接着材料、ゲル材料の開発の可能性がある。

(従来技術)

刺激応答性架橋高分子は未だ無し

集積した分子同士を、光照射のON/OFFにより可逆的に分離可能。

(想定される用途)

  • ・ 光照射による各種物性制御可能な材料
  • -接着性/除去性制御
  • -硬さの自在制御
  • -包含する分子、薬剤等の放出制御
  • -流動性制御

ライセンス可能な特許

発明の名称:化合物及び該化合物を含む高分子化合物
国際公開番号:WO2019/172200
登録番号:特許第7387175号(8.51MB)米国11560383(2.98MB)

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