2022 Fiscal Year Annual Research Report
Search for host-guest co-crystal and co-amorphous structures of polymers
Publicly Offered Research
| Project Area | Progressive condensed matter physics inspired by hyper-ordered structures |
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| Project/Area Number |
21H05574
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
千葉 文野 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (20424195)
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| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| Keywords | ホスト-ゲスト構造 / 分子吸蔵 / 結晶性高分子 / 液体分離 / リバースモンテカルロ法 / 中性子回折 / X線回折 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者らは、水の圧力‐温度相図と、結晶性高分子sPSの圧力-温度相図にヒントを得て、P4MP1と呼ばれる高分子(別名TPXまたはPMP)が、低分子をゲストとして取り込み、多くの代表的な有機溶媒を吸蔵することを見出した(Chiba, et al., Langmuir 2019)。また、ヘキサンとデカンの混合液から鎖長が長い方の分子を優先的に吸蔵する特性など、液体分離に応用しうる特性も同時に見出している。しかし、これらの発見は本研究開始時点においてマクロな物性に限られており、ミクロな構造の理解がまだ全く進んでいなかった。本研究では、P4MP1がゲスト分子を吸蔵するに伴う、Ｘ線および中性子小角・広角回折の変化を計測し、分子吸蔵がミクロにどのように起きているか、その一部を解明できた。具体的には、P4MP1は結晶とアモルファスの密度が殆ど等しいため、ゲストの入っていないP4MP1膜はラメラ長周期ピークは観測されないが、非晶域への優先的吸蔵に伴い、ラメラ構造にコントラストが生じ、分子吸蔵に伴いラメラ長周期ピークが時々刻々生じることを見出した。また逆に、ゲスト分子の脱離に伴い、このピークは概ね消失することが分かった。
広角域に関しては、延伸したP4MP1膜を用い、２次元Ｘ線回折測定を行った。その結果、ゲスト吸蔵前には結晶中の空隙のために結晶構造が歪み、本来消滅則により観測できないはずの回折ピークが観測されること、また、結晶域への分子の吸蔵に伴い、空隙が分子で埋まることにより歪が解消して本来の結晶構造が回復し、このピークが消滅則に従い概ね消失することを見出した。
中性子小角・広角散乱からは、P4MP1がヘキサンとデカンの混合液からデカンを選択的に吸蔵する長鎖選択的吸蔵特性が、ラメラ長周期ピークよりも更に小角領域において顕著に見られることを見出した。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(6 results)
