2017 Fiscal Year Research-status Report
エントロピー力で駆動される高分子結晶の空隙への分子吸蔵
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16K05521
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
千葉 文野 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (20424195)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 高分子 / 空隙 / 吸蔵 / 吸着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高分子結晶 sPS (syndiotactic polystyrene) の空隙への選択的分子吸蔵を調べるため、初期状態であるキャストフィルムを作成した際に、基盤であるガラスプレート面に対して、sPS結晶が配向していることをsPSフィルムのＸ線回折測定により見出した。これまでの先行研究においては、配向については記述が無かったので、少なくとも今後は配向があるものとして、研究を進める必要がある。また、選択的吸着については、前提条件として、ヘキサンとクロロホルム等の溶媒が、理想的に混合していることを実験的に確認した上で考察を行いたいと考え、溶媒のみの赤外吸収測定を行った。その結果、吸蔵のゲスト候補となる分子を混合させた溶媒が、理想的な混合溶液（理想溶液）に近いことを確認できた。従って、概ね理想的な混合溶液から、sPSフィルムは、分子鎖の長い分子を選択的に吸着していることになり、実験の前提条件を明確にできた。
高分子 P4MP1 [poly(4-methyl-1-pentene)] については、その溶融体がヘリウムガスを吸蔵することを、間接的にではあるが実験的に明らかにし、いわば多孔性液体になっていることを提唱する論文を発表した。
これまでの実験的結果を理解するための理論計算を、連携研究者である九州大学理学部化学科の秋山良准教授らが行った。具体的には、液体の積分方程式理論と２成分Asakura-Oosawa理論を用いた計算を行い、表面への吸着選択性を計算した。さらに、２成分Asakura-Oosawa理論を用いて高分子結晶の空隙を意識した管内での計算を進め、吸着量について実験結果と定性的に一致する計算結果を得ることができた。現在、sPSフィルムにおけるようなナノスケールの空洞に対する選択的吸蔵の計算を積分方程式理論を用いて行う準備を進めている。
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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
sPSフィルムを浸漬するクロロホルムとヘキサン等の混合溶液が、概ね理想的な混合（理想溶液）に近いことを実験的に確認することで、選択的吸着現象は、いわば理想的な混合状態から、分子鎖の長い分子を選択的に吸着していることになり、前提条件を明確にできた。また、P4MP1については、溶融体がいわば多孔性液体になっているということを提唱する論文を発表し、日本物理学会のシンポジウム講演においても、この論文の結果を含む、一連の高分子溶融体に関する実験結果を発表することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2018年度は、これまでに得られた実験的な、また理論的な結果をそれぞれ論文発表し、国際会議を含むいくつかの学会において発表する予定である。
また、2018年3月に、研究代表者の所属大学内において、高圧下のＸ線回折実験を行うことができる環境に恵まれたので、高圧容器回りの消耗品（ダイヤモンドやタングステンカーバイドなど）を整備し、高圧下のＸ線回折測定へと発展させる計画である。圧力を制御することで、特定の溶媒の数密度を一定に保つことができ、秋山准教授らの排除体積効果の計算結果と直接比較することが可能となる。
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| Causes of Carryover |
2017年度の2月または3月に理論との整合性を議論するため、九州大学への出張を予定していたが、現地での一時保育の確保ができなかったことに加え、2018年度の出張にした方が九州大学における国際ミニシンポジウムの開催に合わせられることから、2018年度に延期した。その結果、39168円の次年度使用額を残すこととなった。2018年6月から7月にかけて出張の予定である。
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Research Products
(12 results)
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[Journal Article] X-ray Compton Scattering Study of Liquid Germanium and Tin2017
Author(s)
Koji Kimura, Kazuhiro Matsuda, Takena Nagao, Toru Hagiya, Yukio Kajihara, Masanori Inui, Jumpei Nakamura, Ayano Chiba, Kouichi Hayashi, Masayoshi Itou, and Yoshiharu Sakurai
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Journal Title
Journal of Physical Society of Japan
Volume: 86
Pages: 124703-1～6
DOI
Peer Reviewed
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