新規その場光ナノ計測法による高分子の核生成過程の解明とナノ多孔化技術への応用
| Project/Area Number |
21H02006
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 35020:Polymer materials-related
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
佐光 貞樹 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 高分子・バイオ材料研究センター, 主幹研究員 (80432350)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
廣井 卓思 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (20754964)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
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| Keywords | メソ多孔体 / 溶媒誘起結晶化 / 動的光散乱 / ナノ結晶 / 核生成 / ポリエーテルスルホン / 微粒子 / ラマン分光 / 多孔質材料 / 高分子 / 結晶 / 多孔体 |
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| Outline of Research at the Start |
溶液中で高分子が核生成・結晶成長すると、結晶粒の連結を経て固液相分離と呼ばれるミクロな構造形成が起きる。この構造形成に大きく影響する核生成過程には未解明な部分が多い。本研究では、新たに構築する光ナノ計測系を用いて結晶化の初期過程を時分割・その場計測することで、溶液中での高分子核生成の機構解明に取り組む。結晶核の設計で固液相分離の構造を自在に制御し、ナノ多孔化技術やナノ構造体形成への展開を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに動的光散乱・ラマン散乱の同時計測光学系を構築した。本年度は動的光散乱法を分子選択的な測定原理へと拡張することを目指し、ラマン散乱光を利用する動的ラマン測定系の構築に取り組んだ。
動的光散乱では、拡散運動する粒子から発生するレイリー散乱光の干渉の時間変化を、散乱光強度の時間相関関数の緩和として観測している。そのため、インコヒーレントな散乱光である自発ラマン散乱では、原理的に動的光散乱は計測できない。そこで、コヒーレントで分子選択的な散乱光であるCoherent Anti-Stokes Raman Scattering (CARS)を利用する測定原理を提案した。ここで、CARSで一般的である位相整合条件が満たされてしまうと、粒子間におけるCARS光の干渉が粒子位置に依らず常に強め合うため、粒子位置の揺らぎに起因するCARS光強度の揺らぎは観測されない。この点を解決するため、位相整合を満たさないCARS光である後方散乱CARS光（epi-CARS）を用いた光学系を開発し、コヒーレントなラマン散乱光を用いる動的光散乱法を検証した。
本研究で構築した測定装置を用い、半径60 nmのポリスチレンナノ粒子(0.5 wt%)と半径100 nmのシリカナノ粒子(0.5 wt%)の混合水分散液に対して動的光散乱および動的ラマン散乱測定を行った。測定の結果、動的光散乱ではシリカナノ微粒子に起因する緩和成分が有意に存在するのに対し、動的ラマン散乱ではシリカ由来の成分が観測されなかった。この結果から、動的ラマン散乱においてポリスチレン由来の信号のみを分子選択的に取得できることを実証した。
今後の予定として、本研究で構築した光学測定装置群を活用し、溶液中での高分子の結晶化の初期過程を明らかにしていくことを計画している。
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| Research Progress Status |
令和5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5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
(17 results)
