2018 Fiscal Year Annual Research Report
Assignments of Low-Frequency Vibrational Modes of Crystalline Polymers by Using a Fragment Method and Analysis of the Higher-Order Structures
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17K17860
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
山本 茂樹 大阪大学, 理学研究科, 助教 (60552784)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 高分子構造 / スペクトル分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
結晶性ポリマーの高次構造を解析することは，ポリマーの物性，機能の解明に関連して重要である。低波数振動スペクトルは高次構造に鋭敏であり，その簡便な分析法となりうる。しかし低波数振動スペクトルの帰属は不確かであった。本研究においては，結晶性ポリエステル，ポリアミド，ポリエチレンについて，低波数振動スペクトルを測定し，分子断片化法による量子計算スペクトルと比較することで，低波数振動モードの高精度な一般的ピーク帰属を達成する。さらにab initio分子動力学と分子断片化法を組み合わせ，低波数振動スペクトルの温度依存性と高次構造との相関関係を明らかとする。もって低波数振動分光を用いた結晶性ポリマーの高次構造解析法を確立する。
昨年度開発した極低波数顕微ラマン装置を用い，ペルチェ制御の温度コントローラにより試料温度を室温から100℃の範囲で変えて低波数ラマン散乱スペクトルの測定を試みた。さらに，量子力学計算による低波数振動モードの帰属を行った。高分子結晶の振動スペクトルをDFTレベルで計算することは，対象とする系の大きさや分子間相互作用を考慮する必要性からこれまで難しかった。我々の知る限り，高分子の低波数振動スペクトルをよく再現した報告は我々の報告以外にない。申請者らは，分子断片化法によるスペクトル計算を結晶性ポリエステルに適用し，その低波数振動を帰属してきた。本本年度は，代表的なポリアミドである，α結晶型のナイロン6について，その低波数ラマンスペクトルおよび遠赤外スペクトルに分子断片化法を適用し，そのピーク帰属を初めて量子力学計算に基づいて達成した。
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