2017 Fiscal Year Research-status Report
氷結および非氷結水溶液の液体からガラス状態への動的階層構造
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16K05522
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
新屋敷 直木 東海大学, 理学部, 教授 (00266363)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
八木原 晋 東海大学, 理学部, 教授 (40191093)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 誘電緩和 / 水溶液 / 水 / 高分子 / ガラス転移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低温で氷結するpoly(ethylene glycol)(PEG)水溶液の誘電分光測定を行い、不凍水、PEGと共晶を形成する水、水だけで結晶化する水の3種類の水が観測された。この結果を研究論文および国際会議等で発表した。
ゼラチン濃度1-5wt%のゼラチン水溶液の温度を123-298Kの間で変化させ、広帯域誘電分光（BDS）測定を行った。273Kの水の融点から225Kの範囲で氷の緩和が一つ観測されるが、225K以下で氷の緩和が最大4つに分離した。これらの緩和の温度・濃度依存性より、ゼラチンが氷の形成速度を遅くし、氷の緩和時間に影響を与えたと解釈した。この結果は研究論文および国際会議等で発表した。
水溶液と比較するためプロピレングリコール、エチレングリコール、プロパノールを溶媒とした65wt% poly(vinyl pyrrolidone)(PVP)溶液のBDS測定を行った。PVP水溶液ではPVPのα緩和と水の緩和が同時に観測され、水の緩和時間はPVPのα緩和のガラス転移温度（Tg PVP）でnon-Arrhenius－Arrhenius(non-A-A)クロスオーバーを示した。一方、PVPアルコール溶液でもPVPのα緩和とアルコールの緩和が観測された。Tg PVP以上で1つアルコールの緩和が観測されたが、Tg PVP以下で2または3つの緩和に分離し、(non-A-A)クロスオーバーは溶媒の緩和のガラス転移温度付近で高周波側の緩和で現れた。現在この結果をまとめた論文の投稿準備中である。
氷結する合成高分子水溶液としてPVPとPEIのBDS測定をほぼ完了し、現在得られた結果を解析中である。
氷結しない合成高分子水溶液として、poly(vinly methyl ether)、poly(ethylene imine)水溶液のBDS測定を実施し、現在継続中である。
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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
平成28年度は研究は当初の計画よりも進んでいたが、平成29年度の夏ころより広帯域誘電分光測定システムの2度の故障で、ある周波数域の誘電分光測定は夏以降停止していた。そのため従来の予定通りの進行状況となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
氷結しない合成高分子水溶液についてはPVP水溶液は論文発表済み、PEI水溶液についてはデーター解析中である。PEI水溶液の論文をH30年度内に投稿予定である。PVME水溶液については現在BDS測定が進行中であり、H30年度中盤には測定を完了させる予定である。
氷結する合成高分子水溶液についてはPVPおよびPEI水溶液のBDS測定が完了しており、現在結果を解析中である。H30年度中に論文を投稿したいと考えている。
氷結するたんぱく質水溶液についてはまだ実験を開始していない。平成30年度前半には基本的な測定条件を確認し後半に精密な測定を行う予定である。
水以外の高分子溶液については65wt%PVP-アルコール溶液の研究を論文としてまとめ現在投稿準備中である。引き続きPVP-プロピレングリコール溶液の濃度を変化させてBDS測定を行い、アルコールの緩和が低温で分離するメカニズムを調べる。
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