2016 Fiscal Year Research-status Report
界面活性剤や高分子ゲルのように振舞う有機溶媒水溶液
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15K05400
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
貞包 浩一朗 同志社大学, 生命医科学部, 助教 (50585148)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 溶媒和効果 / 自己組織化 / 相転移 / レオロジー / 中性子散乱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「水」「有機溶媒」「拮抗的な塩」の混合溶液で階層的秩序構造や高分子ゲル状の構造が安定化されるメカニズムを明らかにするため、以下の(1)～(3)の研究を遂行した。
(1) 前年度に引き続き、3-メチルピリジン水溶液にNaBPh4を加えた混合溶液で形成される秩序構造に対する外場、とりわけ流動場の影響に着目して研究を遂行した。実験は大強度陽子加速器施設（J-PARC）の小角中性子散乱装置と粘弾性装置（レオメーター）を用いて、溶液の粘弾性挙動とナノ構造の変化の同時観察を行った。実験の結果、ずり速度が0s-1から10s-1の条件においては、ナノメートルサイズの膜構造が流動場の方向に配向しながら「シアシニング」（流動場を加えることで溶液の粘度が小さくなる現象）を示すことが分かった。また、ずり速度が10s-1以上の場合には、膜の配向構造が等方的になり、このとき「シアシックニング」（流動場を加えることで溶液の粘度が大きくなる現象）を示すことも分かった。以上から、流動場の影響でナノサイズの構造が大きく変化し、それが高分子ゲルのような性質の起源となっていることが明らかになった。(2) 続いて、光ピンセットを用いて、秩序構造に対する局所非平衡場の影響について検証した。その結果、100mW以上のレーザー光を照射することで、膜構造が不連続的に崩壊することが分かった。この結果から、秩序を安定化させるポテンシャルの描像について考察した。(3) 同混合溶液にNaClを10mM～40mMまで連続的に添加しながら、膜構造が破壊される様子を小角中性子散乱により観察した。その結果、Na+とCl-が膜間に働く「長距離静電斥力」を遮蔽することで、膜がより自由に動けるようになり、その結果膜構造が破壊されることが明らかになった。
以上の成果は、第39回溶液化学シンポジウムと電気化学会第84回大会にて発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2016年度は、「水」「有機溶媒」「拮抗的な塩」の混合溶液で階層的秩序構造や高分子ゲル状の構造が安定化されるメカニズムについて、ナノ～マイクロメートルの空間スケールの構造解析から検証を行ったが、ナノメートルサイズ以下の空間スケールでの構造測定や相互作用の検証については、まだ試行錯誤しており、成果を得るには至っていない。
また、2015年度に引き続き、3-メチルピリジンと2,6-ジメチルピリジン以外の有機溶媒水溶液における秩序構造の描像を明らかにする目的で研究を行っているが、実験で用いる装置（小角中性子散乱装置）のマシンタイム内に実験を終了させることができず、まだ十分な結果が得られていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、(1) 2016年度に引き続き、溶液中での「水」「有機溶媒」「拮抗的な塩」の分子間相互作用について検証を行う。実験はNMRを用いて行う。次に(2) 3-メチルピリジンと2,6-ジメチルピリジン以外の有機溶媒水溶液で形成される秩序構造について、小角中性子散乱実験を行い、どのような条件で秩序が安定化されるのかを検証する。これらの結果と、既に得られている外場（ずり流動場、レーザー光による局所非平衡場）の効果に対する知見を組み合わせ、秩序構造が安定化されるメカニズムを解明する。
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| Causes of Carryover |
計画していたNMR実験が予定通りに進んでおらず、この実験に必要な薬品（重溶媒）を購入しなかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
NMR実験で使用する薬品（重溶媒）を購入する
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Research Products
(5 results)
