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環境調和型高分子の力学特性制御とデバイス展開

Research Project

Project/Area Number 17J00917
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Polymer/Textile materials
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

盛満 裕真  九州大学, 工学府, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords高分子 / 界面 / 吸着 / DNA / 協同吸着 / 橋掛け吸着 / 吸着層 / 固体界面 / 吸着形態 / 吸着層形成過程 / 原子間力顕微鏡 / デオキシリボ核酸 / 環境調和型高分子 / 力学特性 / グリーンポリマー / レオロジー / 高分子構造・物性 / 分子鎖凝集構造
Outline of Annual Research Achievements

軽く強い材料として高分子/フィラー複合材料が着目されている。フィラーとの界面には吸着層と呼ばれるバルク高分子とは異なる運動性を示す領域が存在することが指摘されているが、その形成機構の知見は十分でない。我々はこれまでに固体界面へのDNA鎖の初期吸着過程を原子間力顕微鏡(AFM)観察に基づき評価し、DNA鎖は溶液中の持続長や回転半径を保持したまま固体に吸着すること、およびDNA鎖が十分に長い場合は、先行して部分的に吸着した鎖に、他の鎖が絡むことで吸着が促進される協同吸着が生じることを明らかにした。そこで本年度は、固体上におけるDNA鎖吸着層形成過程を視覚的に理解することを明らかにすることを目的とした。種々の制限酵素を用いることで、分子量の異なるDNA鎖を調製した。基板としてマイカを用い、DNA溶液を所定時間マウントし、超純水で洗浄した後、AFM観察に供した。長い鎖においては、所々で重なり合っている鎖が確認され、短い鎖においては、重なり合っている鎖は観察されにくかった。これは、DNA鎖が十分に長い場合は絡み合いを伴う協同吸着が進行し重なり合った状態で吸着すると考えることで説明できる。さらに吸着時間を増加させた場合は、界面を覆う吸着鎖の密度の増加が観測された。長い鎖においては、吸着層の厚さは均一ではなく、所々で周辺より厚い凝集体の形成が確認された。この凝集体の形成機構として、吸着した鎖同士の凝集と、新たな鎖が先行して吸着した鎖の間の空いているマイカ表面を縫うように吸着する機構(橋架け吸着)が存在すると考えられる。これらの凝集体は吸着時間の増加に伴い成長し、広く界面を覆った。短い鎖の場合は、凝集体の周りの吸着鎖が過疎化し、また凝集体の成長は比較的遅かった。これは、吸着した鎖同士の凝集は進行するものの、吸着点を十分に形成できないために、橋架け吸着が進行にしくいと考えることで説明できる。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 4 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Int'l Joint Research] Stony Brook University/Brookhaven National Laboratory(米国)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Mechanical Stabilization of Deoxyribonucleic Acid Solid Films Based on Hydrated Ionic Liquid2019

    • Author(s)
      Morimitsu Yuma、Matsuno Hisao、Ohta Noboru、Sekiguchi Hiroshi、Takahara Atsushi、Tanaka Keiji
    • Journal Title

      Biomacromolecules

      Volume: 21 Issue: 2 Pages: 464-471

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.9b01207

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Protein Resistance Driven by Polymer Nanoarchitecture2019

    • Author(s)
      Endoh Maya K.、Morimitsu Yuma、Salatto Daniel、Huang Zhixing、Sen Mani、Li Weiyi、Meng Yizhi、Thanassi David G.、Carrillo Jan-Michael Y.、Sumpter Bobby G.、Kawaguchi Daisuke、Tanaka Keiji、Koga Tadanori
    • Journal Title

      ACS Macro Letters

      Volume: 8 Issue: 9 Pages: 1153-1159

    • DOI

      10.1021/acsmacrolett.9b00518

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] “Structurally Neutral” Densely Packed Homopolymer-Adsorbed Chains for Directed Self-Assembly of Block Copolymer Thin Films2019

    • Author(s)
      Morimitsu Yuma、Salatto Daniel、Jiang Naisheng、Sen Mani、Nishitsuji Shotaro、Yavitt Benjamin M.、Endoh Maya K.、Subramanian Ashwanth、Nam Chang-Yong、Li Ruipeng、Fukuto Masafumi、Zhang Yugang、Wiegart Lutz、Fluerasu Andrei、Tanaka Keiji、Koga Tadanori
    • Journal Title

      Macromolecules

      Volume: 52 Issue: 14 Pages: 5157-5167

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.9b00597

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Structure-induced switching of interpolymer adhesion at a solid-polymer melt interface2018

    • Author(s)
      Jiang Naisheng、Sen Mani、Zeng Wenduo、Chen Zhizhao、Cheung Justin M.、Morimitsu Yuma、Endoh Maya K.、Koga Tadanori、Fukuto Masafumi、Yuan Guangcui、Satija Sushil K.、Carrillo Jan-Michael Y.、Sumpter Bobby G.
    • Journal Title

      Soft Matter

      Volume: 14 Issue: 7 Pages: 1108-1119

    • DOI

      10.1039/c7sm02279d

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] スピンコート過程におけるモデル高分子鎖の吸着機構2019

    • Author(s)
      盛満裕真、松野寿生、田中敬二
    • Organizer
      第68回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 固体界面における高分子吸着層の直接観察2019

    • Author(s)
      盛満裕真、松野寿生、田中敬二
    • Organizer
      第57回日本接着学会年次大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 固体界面における高分子吸着層形成に及ぼす分子量の効果2019

    • Author(s)
      盛満裕真、松野寿生、田中敬二
    • Organizer
      第68回高分子討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Direct Observation of Chain Adsorption Processes on to a Solid Surface2019

    • Author(s)
      Yuma Morimitsu, Hisao Matsuno, Keiji Tanaka
    • Organizer
      2019 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Direct observation of chain morphology of deoxyribonucleic acid adsorbed on a solid interface2019

    • Author(s)
      Yuma Morimitsu, Hisao Matsuno, Keiji Tanaka
    • Organizer
      APS March Meeting 2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] デオキシリボ核酸鎖の固体界面における吸着形態2018

    • Author(s)
      盛満裕真、松野寿生、田中敬二
    • Organizer
      2018年度高分子基礎物性・高分子計算機科学・高分子ナノテクノロジー研究会合同討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 固液界面におけるデオキシリボ核酸吸着鎖の直接観察2018

    • Author(s)
      盛満裕真、松野寿生、田中敬二
    • Organizer
      高分子学会九州支部 冬の講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 固体界面におけるデオキシリボ核酸の吸着形態2018

    • Author(s)
      盛満裕真、松野寿生、田中敬二
    • Organizer
      第67回高分子討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Tailored control of microdomain orientations in block copolymer thin films on non-neutral polymer nanolayers2018

    • Author(s)
      Yuma Morimitsu, Daniel Salatto, Justin Cheung, Ruipeng Li, Masafumi Fukuto, Maya K. Endoh, Shotaro Nishitsuji, Keiji Tanaka, Tadanori Koga
    • Organizer
      第67回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] イオン液体含有デオキシリボ核酸固体膜の分子鎖凝集構造と力学特性2017

    • Author(s)
      盛満裕真, 松野寿生, 太田 昇, 関口博史, 高原 淳, 田中敬二
    • Organizer
      第66回高分子学会年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Perpendicular Orientations of Lamellar Microdomains on non-Neutral Homopolymer Nanocoating Layers2017

    • Author(s)
      Yuma Morimitsu, Daniel Salatto, Justin Cheung, Ruipeng Li, Masafumi Fukuto, Maya K. Endoh, Keiji Tanaka, Tadanori Koga
    • Organizer
      APS March Meeting 2018
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mechanical Properties of Solid Films of Deoxyribonucleic Acid2017

    • Author(s)
      Hisao Matsuno, Yuma Morimitsu, Noboru Ohta, Hiroshi Sekiguchi, Atsushi Takahara and Keiji Tanaka
    • Organizer
      The 33rd Annual Meeting of the Polymer Processing Society
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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