高分子の配列/Polymer Sequence Analysis
高分子鎖は一本一本がモノマー配列という形で固有の情報を保持しています。生体分子は、塩基配列を通じて情報を正確にエンコード／デコードしており、その塩基配列の解読は人類に大きな技術革新をもたらしました。しかし、特に合成高分子のような不均一な系では、このような微細構造にアクセスし、1本1本の鎖を精密に読み出す技術はいまだ実現されていません。
「配列情報は集合体全体の物性にどのような影響を与えるのか」「高分子鎖を情報媒体として活用できるのか」といった問いが、この分野の挑戦的なテーマとして存在しています。この奥深い課題に魅了され、（合成）高分子の単鎖レベルでの配列解析法の開発に取り組んでいます。
Each polymer chain retains unique information encoded as a monomer sequence. Biological molecules accurately encode and decode information through nucleotide sequences, and humanity’s success in reading these sequences has led to remarkable technological advancements. However, for synthetic polymers—an inherently heterogeneous system—accessing and precisely reading the fine structural details of individual chains remains an unsolved challenge.
Fundamental questions arise, such as: How does sequence information influence the overall properties of the polymer assembly? and Can polymer chains be used as a high-density information storage media? These questions represent highly challenging research areas. Inspired by the profound potential of this field, I am pursuing the development of methods to analyze the sequence of individual synthetic polymer chains with high precision.
ナノ細孔への高分子吸着のメカニズム/Mechanism of Polymer Adsorption into Nanopores
多孔性金属錯体（Metal-Organic Framework: MOF）は、ナノサイズの細孔を有する結晶性材料です。近年、その細孔内に長い紐状の高分子鎖が、エントロピー損失を伴いながらも引き伸ばされて浸入し、吸着するという興味深い現象が明らかになりました。このMOF細孔への高分子吸着現象を活用すれば、従来の手法では困難であった高分子鎖中の微細構造差の認識・分離が可能となり、新たな技術開発が期待されます。
しかし、この吸着現象はMOFの細孔サイズや細孔内環境だけでなく、高分子の種類や溶媒など、多様な要因が複雑に関与しており、その熱力学的背景や本質的な駆動力については未だ統一的な理解には至っていません。この特異な吸着現象のメカニズムを解明すべく、マクロスケールでの熱測定とミクロスケールでの解析手法を組み合わせ、包括的な理解を目指しています。
Metal-Organic Frameworks (MOFs) are crystalline materials with nanosized pores. A fascinating phenomenon has been discovered in which long, flexible polymer chains are untangled and adsorbed into these nanopores, despite the entropy loss associated with this process. This polymer adsorption phenomenon into MOF nanopores opens up new possibilities for recognizing and separating subtle structural differences within polymer chains—an achievement that has been difficult with conventional techniques.
However, this adsorption phenomenon is influenced by various complex factors, including the pore size and internal environment of the MOF, the type of polymer, and the solvent used. As a result, a unified understanding of the thermodynamic background and the driving forces behind this phenomenon has not yet been achieved. To unravel the mechanism of this unique adsorption behavior, I am combining macroscopic thermal measurements with microscopic analytical approaches to gain a comprehensive understanding.