2015 Fiscal Year Annual Research Report
時間分解中性子小角散乱法による高分子共結晶領域中のゲスト拡散に関する研究
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25410014
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
金子 文俊 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70214468)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小川 直久 北海道科学大学, 公私立大学の部局等, 教授 (40364244)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | シンジオタクチックポリスチレン / 中性子散乱 / 小角散乱 / 同時測定 / 赤外分光法 / ポリエチレングリコール / 包接化合物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ドイツのガルヒングに所在するミュンヘン工科大学の研究用原子炉の冷中性子線ビームラインに設置されたユーリッヒ中性子科学研究センター(JCNS)の中性子小角散乱装置KWS-2を利用してシンジオタクチックポリスチレン（sPS）と結晶領域と低分子が形成する共結晶の昇温過程に関する研究を行った。前年度、開発した赤外過測定と中性子小角散乱(SANS)の同時測定システムを利用して、特にsPS共結晶内におけるゲスト分子の構造と挙動について特に詳しく検討を行った。
一軸延伸処理により結晶ラメラが高度に配向したsPS共結晶試料の二次元SANSプロファイルを 、比較的短いカメラ長を用いて測定すると、結晶ラメラ内におけるゲスト分子の配向と形態に関する情報が得られることが明らかになった。例えばゲストが分子量が500のポリエチレングリコール(PEG)の場合には、ゲスト分子は全体として、ラメラ結晶の厚み方向に伸びていることが明らかになった。またゲスト分子がランダム形態ではなく、骨格のC-C結合の内部回転角がトランス配座である割合が高くなっていることが同時に測定した赤外スペクトルにおいても確認できた。
ゲストPEGは、昇温により徐々に結晶領域より非晶領域へと移動し、さらにはsPSフィルムから脱離していくが、その挙動に対してPEGの分子量が著しく影響し、分子量が250以上ではフィルムからの脱離は大きく抑制されることが明らかになった。
また、筑波KEKの放射光施設(PF)を利用して多様なゲスト分子との共結晶化過程を追跡した。PEGだけでなく、ポリテトラヒドロフランなどの主鎖がフレキシブルな形態をもつ場合には、共結晶がスムーズに進むことを明らかにした。
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