2001 Fiscal Year Annual Research Report
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13740333
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
新屋敷 直木 東海大学, 理学部, 講師 (00266363)
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| Keywords | 高分子 / 水 / 水溶液 / poly ethylene glycol / ガラス転移 / 過冷却 / 誘電 / 緩和 |
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| Research Abstract |
従来,様々な液体や高分子などの非結晶性物質について,広い温度,周波数域の誘電分光測定により,液体状態からガラス状態までの動的構造について多くの研究が行われてきた。本研究ではガラス転移温度までの低温でも水の凍結が起こらない濃度の高分子水溶液の誘電分光測定を行い,高分子水溶液におけるガラス転移現象の一般論を確立することを目的とする。
65wt%PEG400,600水溶液について広帯域誘電分光測定とDSC測定を行った。PEG400水溶液では高温側で緩和が一つ観測されたが200K以下の低温側ではこの緩和は2つに分離した。また,PEG600水溶液では液体状態からガラス転移温度まで1つの緩和過程しか観測されなかった。しかし,PEG400水溶液とエチレングリコールオリゴマー水溶液で観測された緩和との比較とDSC測定により,PEG600水溶液でも観測された緩和よりも低周波側にもう一つ緩和が存在し,この緩和は低周波側の不純物によって引き起こされる分極に隠れて見えないということがわかった。以前は高分子水溶液でfragile-strong転移が起こっていると考えていたが,今回の実験により高分子水溶液でも様々なガラス形成物質と同様,低温側で2つの緩和に分離することがわかった。またこれらの結果は純水のガラス転移現象に関する研究に新たな情報を提供することができる。
広い温度と周波数域で観測される緩和の特徴が高分子水溶液と似た3EG水溶液と,数種類のアルコール水溶液で含水率を変化させ広帯域誘電分光測定を行った。これらの水溶液でも高温側で緩和が一つ観測されるが,この緩和は低温側で2つの緩和に分離する。今回,含水率を変化させた測定の結果により,高周波側の緩和は主に水溶液中の水分子の運動が支配的であり,低周波側の緩和は主に溶質分子と水分子の協同的な運動であることが示唆された。
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[Publications] S. Sudo, M. Shimomura, N. Shinyashiki, S. Yagihara: "Broadband dielectric study of α-β separation for supercooled glycerol-water mixtures"J. Non-Crist. Solids. (印刷中).
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[Publications] 八木原 晋, 新屋敷 直木: "低温領域における溶液系のダイナミックスと誘電緩和"KEK Proceedings 2001「ガラス・過冷却液体の物性 : 理論と実験の接点を求めて」. (印刷中).
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[Publications] 新屋敷 直木, 須藤 誠一, 他4名: "過冷却ポリエチレングリコール水溶液の誘電緩和"KEK Proceedings 2001「ガラス・過冷却液体の物性 : 理論と実験の接点を求めて」. (印刷中).
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[Publications] 八木原 晋, 須藤 誠一, 下村 真弓, 新屋敷 直木: "過冷却アルコール水溶液の誘電緩和"KEK Proceedings 2001「ガラス・過冷却液体の物性 : 理論と実験の接点を求めて」. (印刷中).
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[Publications] S. Sudo, N. Shinyashiki, 他4名: "Dielectric study on the α'- and β-processes in Supercooled diethyleneglycol- and pentaethyleneglycol-water mixtures"J. Non-Crist. Solids. (印刷中).
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[Publications] S. Sudo, N. Shinyashiki, Y. Kitsuki, S. Yagihara: "Dielectric Relaxation Time and Relaxation Time Distribution of Alcohol-Water Mixtures"J. Phys. Chem. A. (106). 458-464 (2002)
