ミクロ/マクロスケールダイナミックス解析システムの開発およびゲル科学への展開

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12355033
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 安藤 勲 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (20016637)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 黒木 重樹 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (30293046) ; 佐藤 満 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (10143679)
• Keywords: 磁場勾配NMR / ゲル科学 / 高分子ゲル / 拡散係数 / NMRイメージング / ダイナミックス / 三次元画像化 / ミクロ・マクロスケール

Research Abstract

本研究課題の重要なひとつである、高分子ゲルの物性・機能と密接な関係のある網目鎖の中のプローブ分子などの極めて遅い拡散過程および網目サイズ・サイズ分布の本格的な研究にはどうしても必務である2000G/cm以上の磁場勾配を発生させることが可能な超磁場勾配NMRプローブを本研究において完成させ、それにより10^<-10>-10^<-11>cm^2/sの拡散係数の測定が可能となり、極めて遅い拡散過程の研究を大きくブレイク・スルーすることに成功した。さらに、この方法を高分子科学の重要な高分子液晶、高分子融液・濃厚溶液の拡散およびダイナミックスの研究に優れた方法として応用に成功した。また、このような超高磁場勾配システムをNMRイメージングに組み込むことにより高分解能三次元拡散画像化解析を開発し、ゲル系に応用しゲル科学に大きな方法論となることを明らかにした。さらに、高分子内のナノスケールサイズの分子キャビティーの中にサイズの小さなプローブ分子を導入しその制限拡散を解析するシステムを開発してキャビティーの高精度なキャラクタリゼーションし、物性・機能の解析評価の大きな展開を行った。これらの距離情報に関してスピン拡散を利用する方向からもミクロ/マクロスケール距離解析システムの開発を行った。今年度は1)高分子ネットワーク中のアミノ酸および溶媒の拡散過程を通してキャビティーの分子間相互作用およびサイズの解析、2)規則構造を有する高分子ネットワークの作成とそのネットワーク中と通してキャビティーの分子間相互作用およびサイズの解析、3)高分子ゲルの高分解能三次元拡散画像化解析、4)高分子液晶の拡散過程の解析を行い、および5)スピン拡散を利用した高分子鎖間の相互作用と距離情報の解析を行い、得られた研究成果を論文として発表した。

Research Products

• [Publications] Y.Yamane, M.Kobayashi, H.Kimura, S.Kuroki, I.Ando: "Diffusional behavior of amino acids in solid-phase reaction field as studied ^1H pulse-field-gradient spin-echo NMR method"Polymer. 43. 1767-1772 (2002)
• [Publications] Y.Hotta, I.Audo: "A study of shrinkage process of a polymer gel under electric field by ^1H NMR imaging method using' an NMR cell with thin platinum ele ctrodes"J. Mol. Structure. 602/603. 165-170 (2002)
• [Publications] M.Kanekiyo, M.Kobayashi, I.Ando, H.Kurosu, S.Amiya: "A study of solvent exchange process in (ethylene-vinyl alcohol) copolymer gels by ^1H NMR imaging method"J. Applied Polymer Science. 86. 504-508 (2002)
• [Publications] M.Kobayashi, S.Kuroki, I.Ando, K.Yamauchi, H.Kimura, K.Okita, M.Tsumura, K.Sogabe: "A structural study of silicon-based interpenetrating polymer networks by solid state ^1H and ^<13>C NMR spectroscopy"J. Mol. Structure. 602/603. 321-333 (2002)
• [Publications] Y.Yin, C.Zhao, A.Sasaki, H.Kimura, S.Kuroki, I.Ando: "Diffusional behavior of polypeptides in the isotropic, biphasic and liquid crystalline phases as studied by pulse field-gradient spin-echo ^1H NMR method"Macromolecules. 35. 5910-5916 (2002)
• [Publications] Y.Yin, C.Zhao, S.Kuroki, I.Ando: "Diffusional behavior of rod-like poly(n-alkyl L-glutamates) with different main-chain lengths in the thermotropic liquid crystalline state as studied by pulse field -gradient spin-echo ^1H NMR method"Macromolecules. 35. 2335-2338 (2002)
• [Publications] I.Ando, S.Kuroki, C.Zhao, M.Kobayashi, M.Matsukawa: "Polymer Gels and Networks : Chapter2"Marcel Dekkar, Inc., New York, USA. 73 (2002)
• [Publications] I.Ando, M.Kobayashi, C.Zhao, Y.Yin, S.Kuroki: "Encyclopedia of NMR : Structural and dynamic characterization of soft polymers by solid state NMR and field gradient NMR"John-Wiley, New York, USA. 18 (2002)