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固体NMRを用いた原子レベルでの炭素繊維の解析

Research Project

Project/Area Number 16F16047
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Polymer/Textile materials
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

西山 裕介  国立研究開発法人理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, ユニットリーダー (20373342)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) HONG YOULEE  国立研究開発法人理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2016-04-22 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords固体NMR / 炭素繊維 / PAN
Outline of Annual Research Achievements

当該年度において得られた実績は、4報の査読つき論文として公開され、加えて1報を投稿中である。3件の学会参加によって広く告知され、また議論を深めた。
1.炭素繊維の生成プロセスの原子レベルでの理解
炭素繊維は、軽量、高強度であり、自動車・飛行機・宇宙産業など幅広い分野で実用化されつつある。将来的な炭素繊維産業の飛躍のためには、材料およびプロセスの最適化が必須であるが、いまだ原子レベルの構造の理解に至っていない。多くの炭素繊維はポリアクリロニトリル(PAN)などの合成高分子を蒸し焼きにすることにより得られる。固体NMRを用いて各合成ステージにおける原子レベルの構造解析を行うことにより、真空下および大気下での反応機構を解明した。研究を通じて特別研究員は非常に高度なNMR技術および知識を得た。構造解析は、高速の試料回転の元での13C-13C INADEQUATE、1H-13C HETCOR、1H DQ/SQ相関NMR法など、先端的な固体NMR技術を用いた。
2.天然存在比試料を用いた構造解析
固体NMR測定による構造解析は、しばしば13Cや15Nで同位体ラベルされた高価な試料が要求される。これは、13Cや15Nの天然存在比がそれぞれ1.1%、0.4%と非常に低いためである。これが固体NMR測定を用いる上で非常に大きな壁となっている。そこで、特別研究員と受入研究者は共同して、同位体ラベルを用いない天然存在比試料による構造解析に着手した。特別研究員は、自らのアイディアで14N NMR法を拡張し、ペプチドの平行および反平行βシート構造を区別する手法を開発した。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Akron(米国)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] The university of Akron(米国)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Journal Article] Intermolecular arrangement of fullerene acceptors around semiconducting polymers in mixed bulk heterojunctions2018

    • Author(s)
      Wang, C.; Lee, H. F.; Chen, Y.; Hong, Y.; Nishiyama, Y.; Tajima, K.
    • Journal Title

      Angwente. Chem

      Volume: in press

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Elucidation of the hierarchical structure of natural eumelanins2018

    • Author(s)
      Xiao Ming、Chen Wei、Li Weiyao、Zhao Jiuzhou、Hong You-lee、Nishiyama Yusuke、Miyoshi Toshikazu、Shawkey Matthew D.、Dhinojwala Ali
    • Journal Title

      journal of the royal society interface

      Volume: 15 Issue: 140 Pages: 20180045-20180045

    • DOI

      10.1098/rsif.2018.0045

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 3D 14N/1H Double Quantum/1H Single Quantum Correlation Solid-State NMR for Probing Parallel and Anti-Parallel Beta-Sheet Arrangement of Oligo-Peptides at Natural Abundance2018

    • Author(s)
      Hong You-lee、Asakura Tetsuo、Nishiyama Yusuke
    • Journal Title

      ChemPhysChem

      Volume: in press Issue: 15 Pages: 1841-1845

    • DOI

      10.1002/cphc.201800392

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Solid-State NMR Study of the Chain Trajectory and Crystallization Mechanism of Poly(l-lactic acid) in Dilute Solution2017

    • Author(s)
      Wang Shijun、Yuan Shichen、Chen Wei、He Qiming、Hong You-lee、Miyoshi Toshikazu
    • Journal Title

      Macromolecules

      Volume: 50 Issue: 17 Pages: 6404-6414

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.7b01462

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Hierarchical Self-Organization of ABn Dendron-like Molecules into a Supramolecular Lattice Sequence2017

    • Author(s)
      Feng Xueyan、Zhang Ruimeng、Li Yiwen、Hong You-lee、Guo Dong、Lang Kening、Wu Kuan-Yi、Huang Mingjun、Mao Jialin、Wesdemiotis Chrys、Nishiyama Yusuke、Zhang Wei、Zhang Wei、Miyoshi Toshikazu、Li Tao、Cheng Stephen Z. D.
    • Journal Title

      ACS Central Science

      Volume: 3 Issue: 8 Pages: 860-867

    • DOI

      10.1021/acscentsci.7b00188

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Chemical Reactions and Their Kinetics of Atactic-Polyacrylonitrile As Revealed by Solid-State 13C NMR2017

    • Author(s)
      Xiaoran Liu, Yuta Makita, You-lee Hong, Yusuke Nishiyama, and Toshikazu Miyoshi
    • Journal Title

      macromolecules

      Volume: 50 Issue: 1 Pages: 244-253

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.6b02239

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] “3D 14N/1H Double Quantum/1H Single Quantum Correlation Solid-State NMR for Probing Hydrogen Bonding”2017

    • Author(s)
      Hong, Y.; Miyoshi, T.; Zhu, Y.; Nishiyama, Y.
    • Organizer
      The 56th Annual Meeting of the NMR society of Japan
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 3D 14N/1H Double Quantum/1H Single Quantum Correlation Solid-State NMR for Probing Parallel and Anti-parallel Arrangement of Oligo-Peptides at Natural Abundance2017

    • Author(s)
      Hong, Y.; Tetsuo Asakura.; Nishiyama, Y.
    • Organizer
      10th Alpine Conference on Solid-state NMR
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Identification of Oligo-Peptides Conformation by 3D 14N/1H Double Quantum/1H Single Quantum Correlation Solid-State NMR at Natural Abundance2017

    • Author(s)
      Hong, Y.; Tetsuo Asakura.; Nishiyama, Y.
    • Organizer
      20th ISMAR meeting in Quebec
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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