超分子複合系ソフトマターの秩序構造とダイナミクス

• Project Area: Dynamical ordering of biomolecular systems for creation of integrated functions
• Project/Area Number: 26102534
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 安中 雅彦 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40282446)
• Project Period (FY): 2014-07-10 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2015: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2014: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: ソフトマター / 動的非対称性 / 粘弾性効果 / 両親媒性高分子 / 秩序構造転移

Outline of Annual Research Achievements

疎水化Poly(ethyleneglycol) (HM-PEG)準濃厚水溶液が自己集合により形成する微視的構造の外場応答性，特にその力学応答の検討を行った。HM-PEG水溶液は，準希薄領域で球状ドメインが配列した体心立方格子(bcc)を形成し，それらがネットワーク構造の形成しゲル化することが明らかとなった。更にそのゲルミクロ構造の応答をレオロジー/中性子小角散乱同時測定により検討した結果，ミクロ構造がずり強度γに従って異なったtextureに配向することが明らかとなった。すなわちγの増大と共に，ゲル構造の流動が観測され，２次元SANSパターンは4回回転対称，6回回転対称を示した。γをクエンチすると動的弾性率(G’, G”)は急速にoriginal valueに回復すると共に，bcc twin structureが出現した。すなわち，ずりによってランダムドメイン構造の配向が誘起され，そこで形成するbcc twin structureは力学的に安定であること， shear-strain mapから，特定のshear rateおよびamplitudeを作用させることで，そのtextureを制御することが可能であること，さらにゲルが経験する力学的履歴により取りうるミクロ構造を決定する記憶効果があることが明らかとなった(Fig. 2)。ずり変形などの外場のもとでは，動的非対称性に基づく新しいタイプの粘弾性相分離が誘起され，order-disorder転移，order-order転移などが起こることが予想される。このような動的非対称性に起因する様々な現象は，生体組織さらに分子の情報が協同効果を伴いながら分子内，分子間で伝達する仕組み生体機能では本質的な問題と考えられる。物理的相互作用による高分子の秩序構造形成，相転移及び その構造の記憶が，生命の分子物理学的原理の構築につながるものである。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] コペンハーゲン大学ニールスボーア研究所(デンマーク)
• [Journal Article] Structural Study of Four-Armed Amphiphilic Star-Block Copolymers: Pristine and End-Linked Tetronic T1307 (2016)
  • Author(s): Kell Mortensen and Masahiko Annaka
  • Journal Title: ACS Macro Letters Volume: 5 Issue: 2 Pages: 224-228
  • DOI: 10.1021/acsmacrolett.5b00936
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Friction Coefficient of Well-Defined Hydrogel Networks (2016)
  • Author(s): Midori Fujiki, Masaya Ito, Kell Mortensen, Shintaro Yashima, Masayuki Tokita, and Masahiko Annaka
  • Journal Title: Macromolecules Volume: 49 Issue: 2 Pages: 634-642
  • DOI: 10.1021/acs.macromol.5b01997
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Silsesquioxane nano-particles used for modifying properties of polymer hydrogels, and used to control X-ray contrasts. A combined X-ray and neutron scattering study (2015)
  • Author(s): Kell Mortensen and Masahiko Annaka
  • Journal Title: Colloid and Polymer Science Volume: 293 Issue: 11 Pages: 3353-3360
  • DOI: 10.1007/s00396-015-3716-3
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Phase separation in binary polymer solution: Gelatin/Poly (ethylene glycol) system (2014)
  • Author(s): Miho Yanagisawa, Yutaro Yamashita, Sada-atsu Mukai, Masahiko Annaka
  • Journal Title: Journal of Molecular Liquid Volume: 200 Pages: 2-6
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Nonsolvents-induced swelling of poly(methylmethacrylate) nanoparticles (2014)
  • Author(s): Atsuomi Shundo, Koichiro Hori, David P. Penaloza Jr. Kazuki Yoshihiro, Masahiko Annaka, Keiji Tanaka
  • Journal Title: Physical Chemistry Chemical Physics Volume: 15 Pages: 16574-16578
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Book] Rheology of Bio-related Soft Matter: Fundamentals and Applications (2016)
  • Author(s): Masahiko Annaka
  • Total Pages: 140
  • Publisher: Springer