Elucidation of Polymer Crystal Nucleation in Solution by Novel In-situ Nano-optical Measurement System and Its Application to Nanoporous Fabrication Methods

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H02006
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35020:Polymer materials-related
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: SAMITSU Sadaki 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 高分子・バイオ材料研究センター, 主幹研究員 (80432350)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 廣井 卓思 芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (20754964)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: メソ多孔体 / 溶媒誘起結晶化 / 動的光散乱 / ナノ結晶 / 核生成 / ポリエーテルスルホン / 微粒子 / ラマン分光

Outline of Final Research Achievements

When polymers crystallize in solution, solid-liquid phase separation occurs and form microstructure linking small crystalline grains. The crystal nucleation process, which greatly affects the structure formation, is still largely unknown. In this study, we constructed a new nano-optical measurement system that can simultaneously measure dynamic light scattering and Raman scattering in order to elucidate the nucleation process that occurs in the early stage of crystallization. By enabling time-resolved and in-situ measurements of the crystallization process, we have established a methodology for elucidating the mechanism of polymer nucleation in solution.

Free Research Field

高分子物性

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

サブミクロンスケールの粒子サイズを評価する動的光散乱と分子構造の情報を与えるラマン散乱は相補的な情報を与えるが、光学系が異なるため同時測定の実例は少ない。本研究では動的光散乱とラマン散乱の同時計測ナノ光学計測系を構築した。この計測システムは核形成過程だけでなく、様々な材料・分子現象の機構解明に利用することができる。さらに、本検討から着想を得て、コヒーレントなラマン散乱強度の時間相関関数を計測する『動的ラマン散乱』という新たな分子ダイナミクスの計測手法を開発できた。新たな計測法の開発は材料科学に新たな知見を与え、学術的な意義が高い。