日本高级科学技术研究所 通过时间分辨红外光谱分析了聚肉桂酸酯的紫外诱导变形，证实光膨胀是基于主链肉桂酸酯单元的反式-顺式异构化而发生的
信用:日本高级科学技术研究所的菅伸子和高田贤二
通过光显示其功能的聚合物已经研究了几十年，因为它们能够实现设备小型化、节能和精确的信号控制
基于偶氮苯、二芳基乙烯等的聚合物
是先驱者，许多光驱动马达和人造肌肉的例子已经被报道
另一方面，作为天然木材中木质素的一种成分的肉桂酸也通过紫外线(UV)显示出该功能，因此它已经被应用于聚合物
由于双键顺反异构化和[2+2]环加成两个反应几乎同时发生，这些肉桂酸酯基聚合物的变形机理尚未阐明
由于其机理尚未阐明，其作为可光成型材料的应用还没有像上述偶氮苯和二芳基乙烯那样受到重视
为了解决这些问题，日本高级科学技术研究所的一组研究人员正在研究基于生物的多折射率薄膜的光致弯曲机制
他们的最新研究成果发表在《美国化学学会应用材料与界面》杂志上，由菅野达雄教授和高田贤治助理教授领导，村田秀之教授、小野洋介副教授和研究助理艾米特·库马尔教授也参与了这项研究
在本研究中，基于肉桂酸酯的芳族中羟基被取代的香豆酸酯合成了聚酯
其中，显示光降解性的是聚(3-羟基肉桂酸)(P3HCA)和聚(3，4-二羟基肉桂酸)(PdHCA)
尽管两种膜都具有肉桂酸酯单元，但P3HCA相对于紫外光源显示出凸形变形，而PdHCA分别显示出凹形变形
通过各种光谱分析来分析这些差异
首先，当测量荧光寿命时，发现P3HCA中存在两种激发态
接下来，通过时间分辨红外光谱测量，肉桂酸酯单元的双键的吸收由紫外光照射期间红外光谱的变化来追踪
在P3HCA的情况下，证实通过增加紫外线照射时间来增加顺式形成的-CH=CH-键的吸收
另一方面，在偏二氯乙烯中，确认顺式-形成的-甲烷=甲烷-的吸收没有变化
为了证明这些光透射，进行了一个实验，其中P3HCA膜被光掩模覆盖，并且从上面照射紫外线
当通过光掩模用紫外线照射自立式薄膜时，未照射的表面也显示出变形
因此，当用涂覆在玻璃基板上的P3HCA膜进行照射实验时，没有观察到未被紫外线照射的相反侧的表面变形，并且没有观察到被光掩模覆盖的部分变形
根据上述结果，发现P3HCA由于顺式异构化而通过相对于紫外线膨胀而表现出凸形变形
没有其他的例子是基于生物的并且可以控制相对于紫外光的变形
此外，通过本研究阐明了聚肉桂酸酯的变形机理，基于致密聚合物设计的光降解性的精确控制是可以预期的
事实上，光降解性的不同取决于分子的形状，如教授
Kaneko解释说:“尽管它们是相同的成分，但变形行为是不同的
这些结果有力地支持了肉桂酸酯基聚合物的结构和物理性质之间的相关性，并且该研究成为生物基和光响应性聚合物的良好前景
“此外，它有望为基于分子设计的新材料的开发做出巨大贡献
生物基聚肉桂酸酯作为可光降解材料的进一步进展将有望使我们更接近更精确可控的致动器和可持续发展的社会
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