2019 Fiscal Year Annual Research Report
Irreversible molecular diffusion of polymers under a stable temperature gradient: Universality and system dependent behavior
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17K06005
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
喜多 理王 東海大学, 理学部, 教授 (90322700)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 高分子 / 溶液 / 温度勾配 / 非平衡熱力学 / 物性解析 / 拡散 / 外場 / 構造形成現象 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、高分子溶液における不可逆的な拡散現象の普遍性の探求と同時に、分子レベルでの相互作用に依存する（系に依存する）多様性を明らかにすることで、高分子物理学および非平衡系熱力学の発展に寄与することを目的とする。すなわち、熱力学的な非平衡状態において、高分子鎖の不可逆的な拡散現象と構造形成現象を系統的な系の選択により実験データの取得を行い、その物理的機序に関する分子論的な解釈を深めていく。
具体的には、実験的に制御可能な非平衡状態として温度勾配に着目する。外場として安定な温度勾配を与え、熱平衡状態から離れた条件にて起こる濃度勾配形成現象（ルードヴィッヒ・ソレー効果）を様々な高分子溶液で調べた。ここでの、構造形成現象に影響を及ぼす分子レベルの相互作用を理解するための一連の研究は、非平衡熱力学分野に実験データを提供するとともに高分子科学分野に新たな知見をもたらすことを意味する。
本研究課題でのルードヴィッヒ・ソレー効果の研究対象としては、水溶性高分子の溶質として、核酸、タンパク質および多糖類を測定に用いた。さらに水と水同位体の混合溶液を研究対象として取り上げた。これらサンプル選びは研究計画調書にしたがっている。これらサンプルを用いて、ルードヴィッヒ・ソレー効果を特徴づけるソレー係数の温度や濃度依存性などを実測し、その普遍的なふるまいと系に依存するパラメータを解釈した。系によっては今後も測定を継続するが、ルードヴィッヒ・ソレー効果の物理学的な支配因子の抽出や、その他のさまざまな因子を系統的に得ることができた。これまで得られた個々の成果は、学会等発表や論文発表などを随時行っており、その詳細は業績リストを参照されたい。
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