2018 Fiscal Year Annual Research Report
Absorption of molecules into interstitial space of polymer crystals driven by entropic force
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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 | 多孔性物質 / 共結晶 / 枯渇相互作用 / 高圧力 / インターカレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、空隙のある高分子結晶フィルムを様々な溶液に浸漬し、空隙への溶媒分子の取り込みを主として赤外分光法により研究した。また、高分子をホスト、溶媒を構成する分子をゲストとする、ホスト―ゲスト共結晶の構造をX線回折により測定した。実験結果の解釈においては、ホスト―ゲスト間に枯渇相互作用が働くと考え、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、実験結果を定性的に説明することに成功した。
最初に、ホスト―ゲスト構造を構成することが既に良く知られている高分子sPS(syndiotactic polystyrene)に関する研究を行った。sPSフィルムをクロロホルムとヘキサンの混合溶媒に浸漬するとヘキサンを優先的に吸蔵すること、クロロホルムとヘキサンの混合溶媒自体は、理想的な混合となっていることを、赤外分光法により確認した。
次に、研究代表者が、空隙を有する高分子として2005年から取り組んでいるP4MP1(Poly(4-methyl-1-pentene)についても、同様の実験を行った。まず、研究代表者は、この高分子の溶融体に関する知見を有しているので、溶融体が多孔性液体としてふるまうことを高圧力実験により見出し、論文発表を行った。更に、この高分子が結晶状態において、室温で様々な低分子とホスト―ゲスト共結晶構造を作ることを見出した。P4MP1の共結晶構造については、X線回折により、その可能性が以前より他の研究者により示唆されていたが、今回のX線回折実験結果は、それを裏付けるものとなった。また、アルカン二元混合溶媒に高分子フィルムを浸漬し、選択的吸蔵現象を見出した。このゲスト選択性は、sPSについては既に知られた現象であったが、本研究でポリオレフィンであるP4MP1についてこれを発見し、その選択性の原理を枯渇相互作用により説明できることを示した。
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