2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K05405
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
田口 健 広島大学, 総合科学研究科, 准教授 (60346046)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 融液結晶化 / 結晶成長キネティクス / トリアシルグリセロール / 光学異性体 / 前駆体 / 時分割X線回折測定 / 放射光 / 偏光顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究開始当初の予想とは異なり、脂質分子間化合物に見られるSAXD先行現象が結晶前駆体の存在を反映しているとは言い難いことを時分割Ｘ線回折データの詳細な強度解析から示した。しかしながら、成長途上において非常にわずかな結晶構造の変化を伴う特異なキネティクスの存在が明らかになり、ラセミ体を含む脂質分子間化合物構造形成過程に関する新たな問題提起を行っている。
本年度は、昨年度末に導入されたＸ線測定用温度ジャンプ装置を用いて当初前年度に予定していた急冷・高過冷却度領域におけるＸ線時分割回折測定を実施した。放射光施設（SPring-8）における高速Ｘ線時分割測定から、低温域における結晶化初期過程の測定とその温度依存性を系統的に調べることに成功した。その結果、約13℃以下においては、急冷直後にヘキサチック液晶相的な初期構造が急速に形成された後にゆっくりとした結晶構造相転移過程が生じることや、その初期構造が温度に依存して変化することを見出した。また、本年度に設計・導入した光学顕微鏡用温度ジャンプステージを用いて高過冷却度域における偏光顕微鏡観察も行った。Ｘ線測定結果に対応して、急冷直後に10μm以下の微小な楕円状構造がランダムな方向に一斉に多数形成された後、構造転移に対応した顕微鏡像変化が観察された。このような観察結果は、脂質化合物の低温域への急冷後おいて、液晶相的な乱れた（中間）相の形成を経てその後の準安定相の結晶化が生じていることを示唆している。これら結果の一部については日本物理学会年次大会にて報告した。
以上のように、当初予想した温度域での前駆体発現については否定的な結果が得られたものの、高過冷却度域における液晶的中間層を経由した結晶化現象の観察に成功し、研究はおおむね順調に進展していると言える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
脂質分子間化合物に見られるSAXD先行現象は、研究開始当初に予想とは異なり結晶前駆体の存在を反映しているとは言い難いことが詳細なＸ線強度解析から示された。しかしながら、成長途上において非常にわずかな結晶構造の変化を伴う特異なキネティクスの存在が明らかになり、ラセミ体を含む脂質分子間化合物構造形成過程の新たな問題提起を行っている。
本年度は、昨年度末に導入されたＸ線測定用温度ジャンプ装置を用いて当初前年度に予定していた急冷・高過冷却度領域におけるＸ線時分割回折測定を実施した。放射光施設（SPring-8）における高速Ｘ線時分割測定から、低温域における結晶化初期過程の測定とその温度依存性を系統的に調べることに成功した。その結果、約13℃以下においては、急冷直後にヘキサチック液晶相的な初期構造が急速に形成された後にゆっくりとした結晶構造相転移過程が生じることや、その初期構造が温度に依存して変化することを見出した。また、本年度に設計・導入した光学顕微鏡用温度ジャンプステージを用いて高過冷却度域における偏光顕微鏡観察も行った。Ｘ線測定結果に対応して、急冷直後に10μm以下の微小な楕円状構造がランダムな方向に一斉に多数形成された後、構造転移に対応した顕微鏡像変化が観察された。このような観察結果は、脂質化合物の低温域への急冷後おいて、液晶相的な乱れた（中間）相の形成を経てその後の準安定相の結晶化が生じていることを示唆している。これら結果の一部については日本物理学会年次大会にて報告した。
以上のように、当初予想した温度域での前駆体発現については否定的な結果が得られたものの、高過冷却度域における液晶的中間層を経由した結晶化現象の観察に成功し、研究はおおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
H29年度に明らかになった高過冷却度領域における初期構造形成過程について、引き続きＸ線データの詳細解析と必要な追加実験を行い、その構造特性と成長キネティクスの解明を目指す。光学顕微鏡観察で明らかになった急冷直後の微細構造の特徴を放射光マイクロビームＸ線回折測定によって捉えることも検討する。
また、顕微鏡用温度ジャンプステージと熱測定装置を用い、本研究で明らかになった脂質分子間化合物のわずかな構造相転移現象にともなわれる融点や潜熱などの熱的特性変化についても実験的検証を試みる。
本研究で明らかなっ種々の特異性の発現には、分子間化合物中の光学異性体の存在が重要な役割を果たしていることが示唆されているため、光学異性体成分比を制御した結晶化キネティクスを実験的に検証する。最終年度である次年度は、本研究で得られた成果をもとに、油脂分子混合系において分子間化合物が形成される本質的要因、光学異性体の存在が特異な結晶構造を生み出すメカニズムについての新たな知見の提言を目指しつつ、本研究を総括する。
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Research Products
(2 results)
