[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

ふにふにふわふわ☆マシュマロゲルがスゴい!?

京都大学理学研究科・中西研および同大学化学研究所・梶研の研究により、Angewndte Chemie International Editionにマシュマロゲル(英名 Marshmallow-like Gel)に関する論文が発表されました。[1]

「何それ!?」もしくは「つい最近どこかで初めて聞いたぞ!」と思った方がほとんどだと思います。この特徴的な名前の材料、以前はほとんど知られていませんでした。それもそのはず、私が勝手に付けた名前だからです。検索してもこの柔軟多孔性材料ぐらいしかヒットしません。

白くてやわらかい素材等はよく、マシュマロxxxと表現されます。マシュマロという名の製品や、競走馬だっています。マシュマロゲルもその例外ではなく、ふにふにふわふわとした触り心地で、学会発表や高校生の体験学習で披露する度に絶賛の嵐が巻き起こっていました。インパクト重視でいいや!ということでこの名前が論文のタイトルにまでなりました。

(以前どこかで見た覚えたある「ティラミス構造?」への対抗意識もあります。)

 

さてそんなマシュマロゲル、ふざけた名前とは反対にたくさんの優れた特性をもっています。

  1. 超撥水性・油のみを吸い取る
  2. 柔軟性を保つ温度域が広い
  3. バリエーションが豊富

合成条件はマシュマロを作るよりもよっぽど簡単です。いいことづくしですよね!筆頭著者本人が、論文に書いてある内容を紹介したいと思います。

 

マシュマロゲルの作製は簡単!

新素材と聞いて一番気になるのはその合成方法です。どんなに優れた材料でも作製プロセスが複雑過ぎるとガッカリしてしまいます。

その点、マシュマロゲルは超が付くほど簡単です。当初はちょっぴり手間を要したプロセスも、めんどくさい実験なんかしたくない一心で小学生でも作れるほど単純な方法に改良しました。

  1. 原料を混ぜてしばらく攪拌する。
  2. 型に流し込んで80度の恒温槽に入れる。
  3. 数時間後に取り出し、もみ洗い後、乾燥させる。
  4. さわり心地を楽しむ(?)

 

スピノーダル分解型の相分離を利用したゾル-ゲル反応により、(食べ物の)マシュマロのように発泡させずとも多孔構造ができあがります。

前駆体(モノマー)であるケイ素アルコキシドの加水分解時にメタノールが出てきますが、飲んだり目をさわったりしない限り危険性はあまりありません。原料は用途によっては商売しても採算があうほど安い(はず)です。

 

超撥水性!水から油を吸い出す分離媒体に使えます!

マシュマロゲルは表面が有機鎖で覆われています。そして、表面に凹凸構造があります。これらの効果が合わさり、蓮の葉のように水を撥きます。水滴の接触角は150度以上(超撥水性)なので、汚れていない面に水滴を落とせば上をコロコロ転がります。

水をよく撥く一方、油にはよく馴染みます。マシュマロゲルは多孔体なので内部の90%以上は空気です。このスペースに油だけを吸い込み絞り出す、油/水分離媒体として使うことができます。

2011年に発表したマシュマロゲル最初の論文 [2] では、超撥水性までは気付いていたものの大した性質ではないと考え、書きませんでした。油/水分離媒体としての可能性に気付いたのはBPのメキシコ湾原油流出事故に関する材料面での研究成果を見つけたからです。

日頃からニュースや論文で情報収集をしている姿勢が生きた瞬間か思います。

 

耐用温度範囲が広い!

マシュマロゲルの力学特性を試験をする際、ゲルをカミソリで切って直方体にする必要があります。しかし軟らかすぎるため、垂直面を作り出すことが大変でした。そこで液体窒素を用いて割ろうとしたのですが、それでもやわらかい。室温下よりは硬くなるものの、遊びで液体窒素を絞り出すことだって、曲げることだってできる

…じゃあ論文にしちゃえ!という経緯でこの物性を調べました。

 

メチルトリメトキシシラン(MTMS)とジメチルジメトキシシラン(DMDMS)から作り出されるマシュマロゲルは、ポリジメチルシロキサン(PDMS)のような分子構造をしています。耐用上限温度は他のシリコーン樹脂同様に有機ポリマーより高く、300度超です。実際、315度24時間の熱処理でも分子構造は変わらず、物性はそのままでした。(それ以上ではメチル基部位が徐々に酸化します。)300度を超えた電気炉の中でピンセットを使ってつまんでみても、マシュマロゲルはふにふにしています。

逆に低温側では、使っている測定装置の限界である-130度でもガラス転移しないことが確認されています。簡単に手に入る寒剤ということでドライアイス-エタノールを吸わせてみたところ、常温のエタノールとほとんど同じ感覚で絞り出すことができました。

marshmallowgel-LN2.jpg

 

組み合わせは自由自在!いろんなマシュマロゲルを作ろう!

商品のキャッチコピーのようですが、マシュマロゲルは前駆体の組み合わせで色々な有機基をもつ高分子構造を作り出すことができます。立体障害など重合を阻害する条件がうまくクリアされれば、バリエーションはかなり豊富です。

論文ではメルカプトプロピル基がついた前駆体を用いて金を吸着させています。論文を書くペースがスローなので、すでに他にもいろいろなことができています。

 

最後に

博士課程の学生の研究は株式投資と同じです。運を待つは死を待つに等し!いろいろ調べてチャンスを掴んで、直感的にもとにかくオモシロイものを作り出すことができました。

この論文は、趣味の写真も生かし、わかりやすく伝えるための動画を5本もつけた出し惜しみなしの作品といえます。しかし研究成果は常に前作比プラスです。近々出てくる予定の続報もオモシロイので期待していてください。マジカルゲルとでも呼びたくなる材料がすぐそこに!?

 

エイワ カルピスマシュマロ 80g×10袋

 

参考文献

  1. “Facile Synthesis of Marshmallow-like Macroporous Gels Usable under Harsh Conditions for the Separation of Oil and Water”, G. Hayase, K. Kanamori, M. Fukuchi, H. Kaji and K. Nakanishi, Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 7, 1986-1989. DOI: 10.1002/anie.201207969
  2. “New flexible aerogels and xerogels derived from methyltrimethoxysilane/dimethyldimethoxysilane co-precursors”, G. Hayase, K. Kanamori and K. Nakanishi, J. Mater. Chem. 2011, 21, 17077-17079. DOI: 10.1039/C1JM13664J
The following two tabs change content below.
GEN
国立大JK。巨視的規模での多孔性作製を得意としていますが、バイオロボティクス他いろいろかじっています。化学をおもしろく伝えていきたいと考えています。

関連記事

  1. 書物から学ぶ有機化学4
  2. ボタン一つで化合物を自動合成できる機械
  3. ヤモリの足のはなし ~吸盤ではない~
  4. シリコンバレーへようこそ! ~JBCシリコンバレーバイオ合宿~
  5. 【2分クッキング】シキミ酸エスプレッソ
  6. 学振申請書を磨き上げる11のポイント [文章編・後編]
  7. 花粉症対策の基礎知識
  8. Stephacidin Bの全合成と触媒的ヒドロアミノアルキル化…

コメント

  • トラックバックは利用できません。

  • コメント (2)

  1. 応用広そう

  2. "メチルトリメトキシシラン(MTMS"を使っているので、"原料は商売しても採算があうほど安い(はず)です"とは考えにくいでしょうな。 http://www.siyaku.com/uh/Shs.do?dspCode=W01S04LS-530

注目情報

ピックアップ記事

  1. ナノ粒子の機能と応用 ?コロイダルシリカを中心に?【終了】
  2. 住友化学、Dow Chemical社から高分子有機EL用材料事業を買収
  3. 1と2の中間のハナシ
  4. 有機反応を俯瞰する ー芳香族求電子置換反応 その 1
  5. Shvo触媒 : Shvo’s Catalyst
  6. ロゼムンド・リンドセー ポルフィリン合成 Rothemund-Lindsey Porphyrin Synthesis
  7. 窒素固定をめぐって-2
  8. 高難度分子変換、光学活性α-アミノカルボニル化合物の直接合成法
  9. ピナコールカップリング Pinacol Coupling
  10. サレット・コリンズ酸化 Sarett-Collins Oxidation

注目記事

関連商品

注目情報

試薬検索:東京化成工業



最新記事

Glenn Gould と錠剤群

Tshozoです。突然ですがこの動画をご覧ください。元々は" the CBC show, "…

合同資源上瀑工場

千葉県大多喜町にある相生工業(株)(現(株)合同資源)のヨウ素製造拠点で、反応設備兼沈降設備であるド…

有機反応を俯瞰する ーMannich 型縮合反応

今回は、Mannich 反応を出発として、Borch 還元的アミノ化反応や Strecker アミノ…

ガン細胞を掴んで離さない分子の開発

第88回目のスポットライトリサーチは、沖縄科学技術大学院大学(OIST)の生体模倣ソフトマターユニッ…

第5回慶應有機合成化学若手シンポジウム

第5回慶應有機合成化学若手シンポジウムの御案内   有機合成・反応化学、天然物化学・ケミカルバイ…

Cooking for Geeks 第2版 ――料理の科学と実践レシピ

キッチンへ足を踏み入れたそのときから、あなたは知らず知らずのうちに物理学者となり、化学者ともなっ…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP