[研究業績の詳細はResearchmapを参照してください：　https://researchmap.jp/kazuaki-kato] 　高分子の階層的な運動性を自在に制御する分子設計により、従来の高分子にはない新しい物性・機能を持つ材料の開発を行っています。金属やセラミックスとは違い、高分子材料中には様々な階層の分子運動があります。結晶状態やガラス状態であっても、高分子の側鎖の回転などがあり、材料の耐衝撃性や気体分離性能などに劇的な効果をもたらします。私たちの研究室では、分子マシンなどの分子複合体に特有の運動性を、目で見える材料物性や機能として発現させる研究に取り組んでいます。例えば、共有結合の代わりに幾何学的な拘束を用いることで、主鎖と側鎖の運動を分離することができ、材料の大変形にも柔軟に対応できるようになります。世の中のニーズに答えるには、新しい材料の設計指針や優れた機能をもつ材料群を取り入れることが必要になると考えています。

新規非晶性プラスチック「ポリロタキサンガラス」とその延伸挙動。ビーズ（環状分子）と紐（直鎖上高分子）から成るネックレス状高分子であるポリロタキサンの化学構造を制御することで、溶融成型により透明な樹脂が得られる。この熱可塑性樹脂はヤング率1GPa程度の硬質材料でありながら、材料の延伸により紐がビーズから引き出されることで応力集中を回避し、4倍以上延伸が可能である。（Reprinted with permission from ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9 (38), pp 32436–32440. Copyright (2017) American Chemical Society.)