2014 Fiscal Year Research-status Report

新規分子鎖配向セルロースゲルの調製とその構造および機能

Research Project

Project/Area Number	25450243
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	巽大輔九州大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (60293908)
Project Period (FY)	2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords	セルロース / ゲル / 分子鎖配向 / 光学異方性 / レオロジー / 小角散乱 / イオン交換
Outline of Annual Research Achievements	昨年度までに、セルロース/塩化リチウム・N,N-ジメチルアセトアミド（LiCl/DMAc）溶液をイオン交換樹脂に触れさせて静置しておくという容易かつ低エネルギーの手法で分子鎖が配向した光学異方性ゲルを調製することができた。また、この方法で得られる光学異方性ゲルは、分子鎖がイオン交換樹脂との接触面に平行に配向することなどが明らかとなった。しかし、ゲル化および分子鎖が配向するメカニズムは詳しく分かっていない。これらのメカニズムの解明のために本年度は、セルロースの溶媒として水酸化ナトリウム水溶液を用いた。LiCl/DMAc系ではセルロースが錯体を形成して溶解するために、ゲル化過程が複雑であることが予想されるが、水酸化ナトリウム水溶液では、Na＋のイオン流動のみが起こる単純な系であるという点で優れている。また有機溶媒を用いないことで、環境や人体への負荷を軽減することも狙いとしている。今回は、試料溶液特性の変化によるゲル形成過程の変化を検討することで、ゲル化および光学異方性発現に必要な因子を考察した。当初は、脆く異方性の発現域が狭いゲルしか調製できなかったが、試料条件を変えて試行錯誤の結果、ゲル化および異方性の形成に関しては、セルロースの分子量および溶解状態が重要な因子であることが示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 水酸化ナトリウム水溶液系では、当初は白濁した脆いゲルしかできず、想定するような透明で光学異方性をもったゲルがなかなかできずに苦労した。そこで、溶解手法の工夫（温度、凍結解凍回数など）をはじめ、試料セルロースの分子量、結晶構造、濃度など、さまざまなパラメータを変えて実験を行ったところ、ようやくLiCl/DMAc系と同等の透明で光学異方性をもったゲルを調製することに成功した。この前進は非常に大きいと考えている。また、レオロジー測定のみならず、放射光を用いた小角X線散乱測定にも着手でき、達成度はおおむね順調である。
Strategy for Future Research Activity	イオン交換樹脂を用いたゲルの調製のみならず、セルロース溶液に電場を印加してゲルを調製することにも挑戦したい。これは、イオンが流動するという点では、イオン交換も電場印加も同様に扱えるからである。また、分光光度計を用いた複屈折測定にも着手したい。これらを総括して、ゲル生成のメカニズムを理論的に考察することを目指す。
Causes of Carryover	当初見積もっていた謝金・人件費を使用しなかったため。
Expenditure Plan for Carryover Budget	次年度使用額が大きな額ではないので、翌年度分として請求した助成金と合わせて通常通り物品費等に使用する。