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ゲル拡散NMRシステムの開発とネットワークサイズの三次元分布の高精度計測

Research Project

Project/Area Number 04J04559
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Polymer chemistry
Research InstitutionTokyo Institute of Technology
Research Fellow 山根 祐治  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 特別研究員(PD)
Project Period (FY) 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords高分子ゲル / 配向ゲル / 液晶ゲル / 三次元NMR / ゲル拡散NMR / 時間依存拡散係数
Research Abstract

まず、『ゲル拡散NMRシステム』の評価材料としてポリペプチドゲルを調製した。PBLG[poly(γ-benzyl-L-glutamate)]鎖はヘリックス溶媒中でα-ヘリックス構造を形成し、強磁場中で磁場方向に配向する。そこで、強磁場中でジアミノエタンで架橋させることにより、磁場方向に平行にPBLG鎖が配向し、架橋分子が垂直方向に配向した異方的かつネットワークが制御されたポリペプチドゲルを合成した。このゲルを『ゲル拡散NMRシステム』により解析した結果、ゲル内のプローブ分子の異方的な拡散挙動を精度高く評価することに成功した。
さらに、高磁場中において高配向したPBLG鎖を架橋剤エチレンジアミンにより架橋させてゲルを調製する過程において、溶媒クロロホルムと架橋PBLGが相分離を起こし、直径約70μmスケールのチャンネルキャビティーを有するPBLGゲルが創成されることを発見した。三次元NMR顕微鏡、広角X線回折法及び光学顕微鏡を用いてPBLGゲル中に形成されたチャンネルキャビティーの三次元構造の画像化に成功し、三次元表現プログラムを組み込んだ三次元NMR顕微鏡法及び拡散NMR法を開発し、PBLGゲル中に形成されたμmスケールチャンネルキャビティーの高精度キャラクタリゼーションに成功した。この三次元NMR顕微鏡はμmスケールチャンネルキャビティーを三次元動画として計測でき、様々な系に応用できる。また、拡散NMR法を用いてプローブ分子がチャンネルの壁により跳ね返される際に特徴的に現れるエコー信号強度の減衰を観測し、μmスケールチャンネルキャビティーの評価に成功するとともに、原理的にはnmスケールのキャビティーの解析へも展開できる。以上、述べたように、ゲルや多孔質材料におけるNMRシステムの有用性が示された。

Report

(1 results)
  • 2004 Annual Research Report

Research Products

(8 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (7 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Diffusional Behavior of Multi-Arm Star Polymers by ^1H pulsed Field Gradient NMR Method2005

    • Author(s)
      T.Furukawa, K.Ishizu, Y.Yamane, I.Ando
    • Journal Title

      Polymer 46

      Pages: 1893-1898

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Preparation and Characterization of Highly Oriented Poly(γ-benzyl L-gultamate) Network and Gel Having Long Channels with the μm Scale Diameter Size2004

    • Author(s)
      Y.Yamane, M.Kanekiyo, S.Koizumi, C.Zhao, S.Kuroki, I.Ando
    • Journal Title

      Journal of Applied Polymer Science 92

      Pages: 1053-1060

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Detection of Spatial Inhomogeneity in Poly(acrylic acid) Gels by Measuring Time-Dependent Diffusion Coefficients of Probe in NMR Experiments2004

    • Author(s)
      Y.Yamane, I.Ando, F.L.Buchholz, A.R.Reinhardt, S.Schlick
    • Journal Title

      Macromolecules 37

      Pages: 9841-9849

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Images Analysis of Spatial Distribution of Paramagnetic Pr^<3+> Ions in a Hydro-Polymer Gel by ^1H Chemical Shift NMR Imaging Method2004

    • Author(s)
      S.Yokota, A.Sasaki, Y.Hotta, Y.Yamane, H.Kimura, S.Kuroki, I.Ando
    • Journal Title

      Macromolecular Symposia 207

      Pages: 105-109

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 高磁場勾配NMR法による高分子ゲル中の物質拡散及びネットワーク構造についての研究2004

    • Author(s)
      山根祐治, 上口憲陽, 黒木重樹, 安藤勲
    • Journal Title

      高分子加工 53

      Pages: 338-344

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Structural Characterization of Channel Cavities with Micrometer-Scale Diameter in Highly Oriented Polypeptide Network by 3D NMR Imaging and Diffusion NMR Method

    • Author(s)
      Y.Yamane, S.Koizumi, S.Kuroki, I.Ando
    • Journal Title

      Journal of Molecular Structure (in press)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Diffusion Process of Methane Molecules in Cylindrical Channel Cavities of Oriented Polyester with Long n-Alkyl Side Chains as Studied by Field-Gradient ^1H NMR Spectroscopy

    • Author(s)
      M.Matsui, Y.Yamane, S.Kuroki, I.Ando, K.Fu, J.Watanabe
    • Journal Title

      Journal of Molecular Structure (in press)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Book] 高分子ゲルの最新動向2004

    • Author(s)
      監修:柴山充弘, 梶原莞爾
    • Total Pages
      342
    • Publisher
      シーエムシー出版
    • Related Report
      2004 Annual Research Report

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Published: 2004-04-01   Modified: 2016-04-21  

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