龔 剣萍

ぐん ちぇんぴん
Jian Ping Gong
北海道大学大学院先端生命科学研究院
教授
計画 A03
A03-03 研究代表者

専門分野ソフトマター、高分子ゲル

ソフトフォトニッククリスタルの創製

キーワード
高分子構造・物性、ソフトクリスタル、構造色、生体模倣、刺激応答
関連する研究者
研究分担者: 黒川孝幸(北海道大学大学院先端生命科学研究院、教授)
研究分担者: 野々山貴行(北海道大学大学院先端生命科学研究院、特任助教)
研究協力者: Ilyas Muhammad(北海道大学大学院先端生命科学研究院, 博士研究員)

研究概要

高分子ハイドロゲルは、三次元網目構造に多量の水を保持し、物質透過性、刺激応答性、生体親和性、低摩擦性等ユニークな機能を有する優れた物質であり、生体材料や機能材料として高く期待されている。しかしながら、従来のゲルは秩序構造を持たず、その機能が限られている。本研究では、ソフトクリスタルの概念を含水ゲルに応用し、ゲルに周期構造や秩序構造を導入することで、その高機能化を図る。具体的には、せん断応力場を用いる分子配向法、生物の周期構造を写し取るバイオテンプレート法等の種々の手法を用いて数十から百ナノメートルスケールの超構造をハイドロゲル等のソフトマテリアルに導入し、高靭性と刺激応答性を付与する。指圧程度の低力学刺激及び僅かな環境刺激(温度、pH、溶媒との親和性等)に応答して構造色が多彩に変化するソフト&アクティブな高靱性フォトニックマテリアルの創製、次世代可視化センサー、新機構ディスプレイ及び一次元異方拡散によるzero-order長時間徐放DDS キャリア等への応用を目的とする。

フォトニック構造を有するハイドロゲル。高密度の脂質二分子膜層と低密度の水和高分子ネットワーク層が交互に積層し、フォトニック構造を形成する。微小な刺激により層間隔が変化し、構造色の変化を引き起こす。

代表的な研究業績

  • Decoupling Dual-Stimuli Responses in Patterned Lamellar Hydrogels as Photonic Sensors,
    Y. Yue, X. Li, T. Kurokawa, M. A. Haque, J. P. Gong., J. Mater. Chem. B, 4, 4104–4109 (2016).
  • Polymer Adsorbed Bilayer Membranes Form Self-Healing Hydrogels with Tunable Superstructure, X. F. Li, T. Kurokawa, R. Takahashi, M. A. Haque, Y. F. Yue, T. Nakajima, J. P. Gong. Macromolecules, 48, 2277–2282 (2015).
  • Quasi-unidirectional shrinkage of gels with well-oriented lipid bilayers upon uniaxial stretching, T. Nakajima, C. Durand, X. F. Li, M. A. Haque, T. Kurokawa, J. P. Gong. Soft Matter, 11, 237–240 (2015).
  • Mechano-actuated ultrafast full-colour switching in layered photonic hydrogels, Y. F. Yue, T. Kurokawa, M. A. Haque, T. Nakajima, T. Nonoyama, X. F. Li, I. Kajiwara, J. P. Gong. Nature Commun., 5, 1–8 (2014).
  • Lamellar Hydrogels with High Toughness and Ternary Tunable Photonic Stop-Band, Y. F. Yue, M. A. Haque, T. Kurokawa, T. Nakajima, J. P. Gong, Adv. Mater., 25, 3106–3110 (2013).

研究業績

種別

査読付学術論文

  1. "Water-Triggered Ductile−Brittle Transition of Anisotropic Lamellar Hydrogels and Effect of Confinement on Polymer Dynamics" M. Ilyas, M. Haque, Y. Yue, T. Kurokawa, T. Nakajima, T. Nonoyama, J. Gong, Macromolecules, 2017, 50 (20), 8169−8177.
  2. "Tough and Variable-Band-Gap Photonic Hydrogel Displaying Programmable Angle-Dependent Color" M. Haque, K. Mito, T. Kurokawa, T. Nakajima, T. Nonoyama, M. Ilyas, J. Gong, ACS Omega, 2018, 3 (1), 55−62.

国際会議出席ならびに海外派遣

  • "Hydrogels with Multi-Cylindrical Lamellar Bilayers: Swelling-Induced Contraction and Anisotropic Molecular Diffusion" T. Nakajima, K. Mito, A. M. Haque, T. Kurokawa, J. P. Gong, The 2nd International Symposium for Advanced Gel Materials & Soft Matters (ISAGMSM) (Guiyang, China, Aug. 20-22, 2017)

関連ウェブサイト
連絡先
gong [at] sci.hokudai.ac.jp