Development of spin-contrast-variation neutron diffractometry
| Project/Area Number |
19J23744
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 80040:Quantum beam science-related
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
三浦 大輔 山形大学, 大学院理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | DNP / スピンコントラスト / 中性子散乱 / 中性子粉末回折法 / 核偏極 / 中性子回折法 / スピンコントラスト法 |
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| Outline of Research at the Start |
タンパク質や薬，物質などの機能を決定する上で水素の位置が非常に重要であり, 工学・化学・生物・製薬など広い分野で水素位置を特定したいという要望がある。水素位置を特定するのに中性子回折法と呼ばれるレントゲンのようなものを用いるが, 位置情報を持つ信号は微小なものであり, 特定が難しい。そこで原子核が持っている"スピン"と呼ばれる量を揃える核偏極という技術を用いることで位置情報を持つ信号を高感度で取得できる。本研究は核偏極技術を応用し, 中性子回折法で水素位置の信号を高感度で取得する手法を確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はスピンコントラスト変調中性子回折法を用いて、近年新たに開発された高強度セルロースナノファイバーのゲル化メカニズムの解明を目的に研究に取り組んだ。スピンコントラスト変調中性子回折法は中性子の散乱確率が水素核のスピンによって変化する性質を利用した構造解析法であり、スピンを標識として試料の水素を中心とした構造情報を得ることができる。
スピンコントラスト変調中性子回折法では、試料の水素核スピンをある一定方向に揃える(偏極)必要があり、試料に偏極源分子の添加を要する。昨年度までは結晶性試料を粉末にし、偏極源分子を含んだ溶媒に粉末試料を分散させることで添加を実現してきた。しかしながら高強度セルロースナノファイバーを粉末にすることは困難である。また粉末にすると、圧縮性を備えたゲル化状態とは異なってしまう。そこで粉末にせず、ゲル化状態を保持したままでの中性子散乱測定を実現を目指した。
セルロースナノファイバーゲルの多孔質性による吸水性に着目した。偏極源分子を融解させた水溶液をファーバーゲルに吸水させ、偏極源分子の添加を試みた。中性子散乱で水からのバックグラウンドを抑制するため、凍結乾燥により構造を保持したまま水を排除した。凍結乾燥後に試料の偏極源分子の濃度を測定し、偏極可能な状態であることを確かめ、中性子散乱を実施し、ファイバーのゲル化に水素の関与を示す結果を得られた。
ファイバーのゲル化のような物質の機能発現などには水素が関与していると言われている。機能発現メカニズムを構造的観点から理解し、また機能発現を実現する材料の開発などに本研究は貢献できると考えられる。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(13 results)
