2024 Fiscal Year Annual Research Report
水面上単分子膜の1次相転移過程における空間スケールでの階層間相関に関する研究
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22K04853
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
八田 英嗣 北海道大学, 情報科学研究院, 助教 (90238022)
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2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 水面上単分子膜 / 相転移 / サイズ階層性 / ブリュースター角顕微鏡 / ドメイン / ナノクラスター / 等温線 / 熱統計力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度はDMPC水面上単分子膜の１次相転移過程を異なる温度でのπ-A曲線データの取得を行うと同時にブリュースター角顕微鏡による単分子膜ドメインの観察を行った。π―A曲線データに対して熱統計力学的手法を用いることにより平均ナノクラスターサイズの表面圧依存性の評価を行った。その結果、高温では相転移中間点でのナノクラスターサイズが大きく増加することが分かった。一方、ドメインサイズ・形状観察の結果、低温において数ミクロン程度の円形状ドメインが形成し、ドメイン融合により細長いドメインへの形状変化が生じ、高温では円形ドメインは観察されず相転移領域に入った直後にすでに水面上の広い領域にわたり不均一テクスチャが観察された。上記、ドメインサイズ・形状の温度依存性はナノクラスターサイズから評価される線張力の温度依存性から理解された。
補助事業期間全体を通じた研究成果としてはDMPCに加えミリスチン酸についてもπ―A曲線データとドメイン画像の同時取得を行い、上記解析手法を用いることにより水面上単分子膜の１次相転移過程におけるナノスケールとミクロンスケールという異なる空間スケール間でのサイズ階層相関に関する知見を得る試みを行った。ミリスチン酸単分子膜では異なる温度での１次相転移に伴い、π―A曲線データの変化とともに特徴的なドメインサイズ、形状、さらにはテクスチャ構造依存性が見いだされた。これらのミクロンサイズスケールにおけるドメインの特徴はπ―A曲線データの熱統計力学的解析により得られたナノクラスター曲線を用いることにより見積もられる異なる温度間での線張力比を用いることにより理解されることが明らかになった。以上の過程を通して、水面上単分子膜における１次相転移過程をナノ、ミクロンサイズという異なる空間スケール間での相関、階層的な秩序形成という新たな視点から理解するための手法を確立することができた。
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