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水素結合液体や生体分子水溶液が示すマクロな緩和現象とミクロな素過程の相関解明

Research Project

Project/Area Number 17J06213
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Physical chemistry
Research InstitutionShinshu University

Principal Investigator

柳瀬 慶一  信州大学, 総合工学系研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords誘電分光 / 小角広角X線散乱 / フェムト秒ラマン誘起カー効果分光 / 水素結合液体 / 両親媒性分子 / 感温性高分子 / 疎水性相互作用 / 秩序変数
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、分光・散乱法を駆使し、水素結合液体や生体分子水溶液が示すマクロな緩和現象とミクロな素過程の相関解明を最大の目的とし、同時に、相挙動などのマクロ物性と微細構造のかかわりについての解明にも取り組み、以下の成果をあげた。
(1)温度応答性高分子poly(N-isopropylacrylamide) [pNIPAm]の水溶液が示す臨界現象に関して、(i)コイル状高分子によって生じる相関長の発散挙動と脱水和が連動していること、(ii)高分子鎖内の原子間距離分布の第一極大に相当するピークよりも低散乱ベクトル側に現れるpNIPAmに特有の干渉性のピークがpNIPAmのグロビュール状態に固有の密度揺らぎに由来すること及び、(iii)一相領域においてもミクログロビュールが形成されていることを見出した。また、相転移を支配する微視的な秩序変数となり得るミクログロビュールの局所数密度を同定した。
(2)ジアルキルジメチルアンモニウム塩(2HT)が水中で形成するラメラゲルに対して無機塩の添加によって誘起される劇的な流動性変化の機構に関して、(i)微量の無機塩添加によって、αゲル-多重層ベシクル転移が起こること、(ii)分極解消効果によって多量の水分子がバルクとしての性質を失っていること、(iii)膜間に働く相互作用は、隣接する揺らいだ膜間に働く立体反発相互作用と電気二重層間に生じる反発相互作用に加えて、対イオンが存在することによって生じる、中長距離の親和的相互作用が働いている可能性が示唆されていることを明らかにした。
以上の成果はそれぞれ国際的な学術誌に発表した。
加えて(3)水素結合液体の1価アルコール群の誘電・Ramanスペクトルの対応関係を定量化する為の理論的検討と(4)共貧溶媒性を示す温度応答性高分子の溶媒和機構の解明を目指した誘電スペクトルの分析を行い、論文投稿へ向けて準備を進めている。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Regensburg(ドイツ)

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    • Author(s)
      Yanase Keiichi、Buchner Richard、Sato Takaaki
    • Journal Title

      Physical Review Materials

      Volume: 2 Issue: 8

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.2.085601

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Ion fluctuations and intermembrane interactions in the aqueous dispersions of a dialkylchain cationic surfactant studied using dielectric relaxation spectroscopy and small- and wide-angle X-ray scattering2018

    • Author(s)
      Yanase Keiichi、Obikane Miku、Ogura Taku、Buchner Richard、Igarashi Akinori、Sato Takaaki
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 20 Issue: 41 Pages: 26621-26633

    • DOI

      10.1039/c8cp05575k

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 温度応答性高分子水溶液が示す臨界現象に関わる水和/脱水和挙動とミクログロビュール2019

    • Author(s)
      柳瀬 慶一、Richard Buchner、佐藤 高彰
    • Organizer
      水関連研究ミニシンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Critical fluctuations and dehydration behavior of a thermo-responsive polymer in aqueous media2018

    • Author(s)
      Keiichi Yanase、Richard Buchner、Takaaki Sato
    • Organizer
      The 12th Mini-Symposium on Liquids
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Phase transition of aqueous poly(N-isopropylacrylamide) solution: experimental evidence for micro-globule formation2018

    • Author(s)
      Keiichi Yanase、Richard Buchner、Takaaki Sato
    • Organizer
      Joint Conference of EMLG/JMLG Meeting 2018 and 41st Symposium on Solution Chemistry of Japan
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Scattering and Spectroscopic Study on the Phase Transition of Aqueous Poly(N-isopropylacrylamide) Solution2018

    • Author(s)
      Keiichi Yanase、Richard Buchner、Takaaki Sato
    • Organizer
      Textile Summit 2018
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 温度応答性高分子の相転移に関するミクロ描像と共貧溶媒性に関する新知見2018

    • Author(s)
      柳瀬 慶一、藤木 衛、Richard Buchner、佐藤 高彰
    • Organizer
      平成30年度繊維学会年次大会
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  • [Presentation] カチオン界面活性剤膜の膜間相互作用:塩添加に伴うα-ゲル-多重層ベシクル転移2018

    • Author(s)
      佐藤 高彰、柳瀬 慶一、帯金 未来、天野 賢史、戸堀 悦雄、小倉卓
    • Organizer
      平成30年度繊維学会年次大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 散乱法と分光法による感温性高分子水溶液が示す臨界現象に関わる微視的な構造学的秩序変数と溶媒和の解明2017

    • Author(s)
      柳瀬慶一, Richard Buchner, 佐藤高彰
    • Organizer
      平成29年度繊維学会年次大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 感温性高分子水溶液が示す臨界現象に関わる微視的な構造学的秩序変数及び水の協同的な分子運動2017

    • Author(s)
      柳瀬慶一, Richard Buchner, 柿沼翔平, 城田秀明, 佐藤高彰
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      第68回コロイドおよび界面化学討論会
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  • [Presentation] Scattering and Spectroscopic Study on a Critical Phenomenon of a Thermosensitive Polymer in Aqueous Media2017

    • Author(s)
      Keiichi Yanase, Richard Buchner, Takaaki Sato
    • Organizer
      16th European Student Colloid Conference
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Static Structure and dynamics of a Thermosensitive Polymer in Aqueous Media Exhibiting a Critical Phenomenon2017

    • Author(s)
      Keiichi Yanase, Richard Buchner, Takaaki Sato
    • Organizer
      2nd The Asian Conference on Oleo Science 2017 & 第56回日本油化学会年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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