2021 Fiscal Year Annual Research Report
Cooperative Dynamics of Guest Molecules Confined in Nano-space of Polymer Cocrystals and the Exploration as a Functional Material
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19K05601
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
浦川 理 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (70273539)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 正志 大阪大学, 理学研究科, 教授 (80201937)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | シンジオタクチックポリスチレン / δ相 / ε相 / 誘電緩和 / 回転緩和 / 活性化エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シンジオタクチックポリスチレン(sPS)は，δ相やε相と呼ばれるナノ空間を有する結晶多形を取り，その内部に様々な低分子を包接することができる．δ相ではゲスト分子が孤立して包接されるのに対し，ε相はチャネル状で一次元的につながった空間にゲスト分子が導入される．我々はこれまでに，δ相とε相に包接されたゲスト分子の回転緩和が，誘電測定により検出できることを見出してきた．また，その運動は異方的であることもわかっている．
一般に空間的に拘束された分子のダイナミクスは，空隙表面との相互作用効果と，物理的な閉じ込め効果により決定される．本研究ではゲスト低分子としてベンゾニトリルやニトロベンゼン等の極性分子を用いているが，それらはsPS結晶内部の空壁と（水素結合などの）強い相互作用をしないため，単純な閉じ込め効果がゲストダイナミクスを決定しているものと考えられる．ゲスト分子のサイズを大きく変化させて、δ相中におけるゲストの回転緩和時間τを詳しく調べた．その結果，τはゲストの分子長L（長軸方向）と良い相関があり，その温度依存性は，τ = 10μs～10ｓの範囲でArrhenius型（τ＝τ0 exp(Ea/RT)）となることがわかった．Arrhenius式により求めた活性化エネルギーEaについては，Lと非常に強い相関があり，それは空隙の揺らぎを考慮したモデルにより判定量的に記述することができた．
ε相については、τがLの増加関数であることはδ相の場合いと同じであるが、EaがLにあまり依存せず，τ0がLとともに増加することがわかった．これは，ε相ではゲストサイズに応じて，ゲストが包接されるsPS中の空隙のサイズが大きく変化する（X線回折実験より判明）ことと関係していると思われる。
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Research Products
(7 results)
