Wide-Band Viscoelasticity Measurement of Single Polymer Chain by Atomic Force Microscope

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15632
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 35020:Polymer materials-related
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Liang Xiaobin 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (60733201)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 高分子一本鎖 / 原子間力顕微鏡 / 粘弾性計測

Outline of Final Research Achievements

In this study, the broadband frequency viscoelasticity of a single polymer chain was studied using atomic force microscopy to measure the elastic modulus and viscosity coefficient. The molecular weight dependence and temperature dependence were elucidated, and it was revealed that the interaction between the polymer and the solvent affects the effective viscosity. In addition, he reduced the intrinsic viscoelasticity by processing the cantilever shape. He also published his research in numerous journal papers and conference talks. These results have deepened our understanding of the rheological behavior of single polymer chains and are expected to be developed as an important issue for next-generation science.

Free Research Field

高分子物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高分子の粘弾性情報は非平衡ダイナミクスの重要な特性とされており、その単一分子レベルでの研究は高分子物理学や統計力学の新たな発展を導く可能性がある。これまで議論されてきた高分子鎖のレオロジー挙動に対して、新たな実験的な観点からの検証と深化が期待される。この手法により、単一高分子鎖の粘弾性情報を用いて、溶媒や高分子官能基などのパラメーターを変えて高分子鎖と溶媒間の相互作用がどのように変化するかを調べることができます。これにより、希薄高分子溶液の高分子振る舞いと粘性理論への新たな理解を与えることが期待されます。それらは、新たな高分子材料の設計や、既存の材料の性質を改良するための基礎研究となる。