2020 Fiscal Year Research-status Report
Wide-Band Viscoelasticity Measurement of Single Polymer Chain by Atomic Force Microscope
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19K15632
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
梁 暁斌 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (60733201)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 単一分子鎖 / 原子間力顕微鏡 / 高分子鎖粘弾性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高分子材料の巨視的な特性は分子鎖の一次構造、コンフォメーション及び分子内部の相互作用と密接に関連している。高分子系の最も基礎的な段階である、単一合成高分子鎖レベルの研究が重要な課題である。これまでの研究では、平衡状態近傍で準静的に伸長する「準静的ナノフィッシング」の事例が多く、一本鎖の伸長－張力のフォースカーブによる分子鎖コンフォーメーションと機能の研究が大多数であった。2020 年度に原子間力顕微鏡と広帯域周波数ロックインアンプを組み合わせ単一高分子鎖の弾性係数と粘性係数を計測できた上に、さらに各種の高分子（ポリスチレン、ポリエチレングリコール）の粘弾性と有効粘度を解析し、単一高分子のレベルに高分子レオロジー挙動を議論した。
さらに、温度可変装置をAFM装置に導入し、高分子鎖粘弾性の温度依存性を実測できた。その手法により、ポリN-イソプロピルアクリルアミド（PNIPAM）の粘弾性温度依存性を測定され、単一PNIPAM鎖の下限臨界溶解温度（LCST）の機構を解明でき、この研究の論文を今準備している。
また、一本鎖の粘弾性を精密的に計測するため、カンチレバーの形状加工を行った。カンチレバーの加工により、カンチレバーの固有粘弾性が下がり、高分子の弾性係数と粘性係数がより低ノイズで収録されることが確認できた。以上の成果が高分子一本鎖粘弾性の精密計測が実現でき、この手法を色々な研究に広がっていることが期待できる。
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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
温度可変装置をAFM装置に導入し、高分子鎖粘弾性の温度依存性を実測できた。ポリN-イソプロピルアクリルアミド（PNIPAM）の粘弾性温度依存性により、PNIPAMのLCSTの機構を明らかにした。今までの研究が計画通りに進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで、原子間力顕微鏡とロックインアンプを組み合わせ、温度可変装置の導入により、単一高分子鎖の弾性係数と粘性係数の実測が温度依存性へ拡張できた。今後には、先端的な高分子材料に着目し、本手法から豊富な情報を与えるという利点を用い、機能性高分子のメカニズムの解明をすることが来年度の方針である。また、カンチレバー再加工を精密に設計し、より低ノイズのデータを追求したいと思う。最後に、熱揺らぎの手法により、広帯域周波数の測定も今後の目標にしていきたいと考えている。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由: コロナの影響で出張が予定より少ないため。
使用計画: 現在準備中の英語論文の英文校正費に支出予定である。
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Research Products
(3 results)
