RESEARCH
研究内容

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高分子材料(國武研究室)

Polymer material

その名の通り、高分子、いわゆるポリマーを研究する分野です。高分子とは、分子量がおよそ一万を超える巨大分子であり、身の回りのありとあらゆるところで使われています。身近なプラスチック、繊維、ゴム、これらはすべて高分子です。極論すると、窓ガラスも(無機)高分子ですし、タンパク質やDNA、生物を構成している多くのものは、生体ポリマーです。ポリエチレンフィルム、PETボトルなどなど、高分子の名称を表す専門用語が、生活の中にも馴染んでいます。目につく場所だけでなく、自動車や電子機器ありとあらゆるところでポリマーは使われ、我々の生活を支えています。発展する社会の中で、新しい技術、新しい製品を生み出し続けるために、新しいポリマー材料が新たに開発され続けています。本学科では、「作る(合成)」「調べる(構造)」、「使う(機能)」という観点から、様々な高分子材料を研究開発しています。

高分子を作る、デザインする(合成)

分子(モノマー)が、繋がれると高分子(ポリマー)になります。一般的にポリマーというと、CHN元素からなる鎖状の有機高分子が一般的です。今までにない新しい高分子材料を生み出すための基礎的な研究を行っています。様々な原子や分子が集まったひとかたまりの集団を元素ブロックと呼んでいます。元素ブロックをつなぐことで、今までにない新しい高分子を生み出す研究を行っています。同じ元素ブロックを使っても、つなぎ方を変えるだけで全く違った特性をもつ高分子を生み出すことができます。

機能性元素ブロックに基づく新たなポリマー材料の創成

高分子(構造)を調べる、見る

原子や分子、元素ブロックは、非常に小さいですので、レゴブロックのように1つずつ摘みあげつないでいくことはできません。これらの要素同士が自分たちで集まり、繋がろうと(反応)するように仕向けること(条件探査)が必要になります。構造を制御する原理や条件を探査する研究をしています。
また一般的な方法では原子や分子を見ること自体ができません。そこで、様々な方法で、我々は溶液中で分子を見る技術(走査型プローブ顕微鏡観察)を持っています。元素ブロックや分子が動きながら、溶液中で並んだり、反応したりする様子を直接観察することで、高分子の性質を探っています。

トンエル顕微鏡で観察したポルフィリン分子がつながった二次元分子網目

高分子を「使う」(機能)

様々な機能を持った高分子を開発しています。そのひとつに、様々なワクチンや血液製剤などの注射溶液中に微量残存している毒素の選択吸着除去剤の開発があります。薬として有用な成分は吸着せずに、不要な、害となるものだけを選択的に除く機能を持った高分子を開発しています。選択的に、いらないものだけを除く技術は、高度な高分子構造の制御技術に支えられており、副作用の少ない安全な医薬品の開発に欠かせない技術となっています。

注射溶液中に残存している毒素の選択吸着除去剤(既に製品化)