2019 Fiscal Year Annual Research Report
An effective application of THz spectroscopy for identifying fabric using multivariate spectroscopic analysis
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16K00777
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
倉林 徹 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (90195537)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
淀川 信一 秋田大学, 理工学研究科, 講師 (90282160)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | テラヘルツ分光分析 / シルク繊維 / セルロース繊維 / ナノファイバー / 結晶欠陥 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シルク繊維と綿繊維特有のテラヘルツスペクトルを見出し，これらスペクトルを定量的に評価することで新規な応用の可能性を見出した。シルク繊維に特徴的な７.２ THz付近の吸収ピークと，セルロース繊維に特徴的な５.２ THz付近の吸収ピークは，機械的損傷によってその損傷時間に対し指数関数的にそれぞれのピーク強度が減少することを見出し，繊維種中の損傷の状況が定量化できることを実験に よって初めて確認した。
シルク中の７.２ THz付近の吸収ピークは，フィブロインフィルム（ランダムコイル型アモルファス薄膜構造）をメタノール浸漬させた場合に形成される逆平行βシート構造の吸収ピークを一致することから，フィブロインのβシート結晶構造に対応することを同定した。また，セルロースの５.２ THz付近の吸収ピー クは，繊維を一方向に配列し直線偏光したテラヘルツ波の吸収特性を測定する偏光分光分析を行った結果、繊維軸方向に吸収ピークの偏光性がみられることから 繊維のミクロフィブリル中に内在するセルロースＩ型結晶であることを同定した。
シルク繊維の場合に観測されたβシート構造は，ミクロフィブリル構造をシート化したシルクナノファイバーシートでも観測されたことから，βシート構造もミクロフィブ リル中で軸方向に結晶化していることが確認された。セルロースナノファイバーでも同様にセルロースI型結晶構造が高品位に保たれた状態で存在していることが確認された。これらの結果は、繊維中に生じる損傷（結晶欠陥）を同定するための新規な指標となり得ることを示唆している。
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