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高分子基礎理論の構築を目指した高分子単一分子鎖の原子スケール観察手法の確立

Research Project

Project/Area Number 18J00354
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nanomaterials chemistry
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

宮田 智衆  東北大学, 多元物質科学研究所, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords高分子 / 単一分子鎖 / 走査透過型電子顕微鏡 / 直接観察
Outline of Annual Research Achievements

高分子材料は産業的に広く利用されているが、材料の微細化や複雑化に伴いその物性発現メカニズムの微視的な解析が求められている。しかしながら、高分子材料内部を原子分解能で観察できる手法が欠如していることから、物性の起源である高分子鎖の形態や挙動の解明は大きく遅れている。このような背景から、本研究では原子分解能電子顕微鏡を用いて高分子の単一分子鎖の形態を直接観察する手法を確立すること、さらには加熱や応力印加下における動的挙動を解明することを目的に据えた。1年目である本年度は、まず高分子鎖の原子分解能直接観察手法を確立することを目標とした。
まず、高分子材料は導電性が小さくかつ軽元素から構成されていることから電子線に弱く、また像コントラストもつきにくいため電子顕微鏡による高分解能観察が困難という問題を抱えている。そこで、像コントラストの増強、および試料への導電性の付与、の2点を考慮し試料作製を行った。前者の対策としては、重元素であるヨウ素原子で各モノマー単位を修飾したポリスチレンpoly(4-iodostyrene)を観察対象とし、重元素の位置を選択的に明るく観察することができる環状暗視野走査透過型電子顕微鏡法(ADF-STEM)を使用した。後者については、様々な導電性支持膜について比較・検討を行い、結果として高配向性グラファイトから剥離したグラフェンが不純物が少なく最適であることがわかった。さらにこの支持膜上にpoly(4-iodostyrene)を微量に散布し、原子分解能ADF-STEMで観察することで、poly(4-iodostyrene)に含まれるヨウ素原子の分布を原子空間分解能で可視化することに成功した。また、そのヨウ素原子分布から、高分子鎖の形態を把握できることも確かめられた。以上から、本年度の目標である「高分子鎖の原子分解能直接観察手法の確立」は大方達成できたと言える。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2018 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Identification of nanometer-scale compositional fluctuations in silicate glass using electron microscopy and spectroscopy2018

    • Author(s)
      K. Nakazawa, T. Miyata, S. Amma, T. Mizoguchi
    • Journal Title

      Scripta Materialia

      Volume: 154 Pages: 197-201

    • DOI

      10.1016/j.scriptamat.2018.05.048

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Data-Driven approach for the prediction and interpretation of core-electron loss spectroscopy2018

    • Author(s)
      S. Kiyohara, T. Miyata, Koji Tsuda, T. Mizoguchi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 13548-13548

    • DOI

      10.1038/s41598-018-30994-6

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Real-space analysis of diffusion behavior and activation energy of individual monatomic ions in a liquid2018

    • Author(s)
      T. Miyata, F. Uesugi, T. Mizoguchi
    • Journal Title

      Microscopy

      Volume: - Issue: suppl_1 Pages: 10520-10527

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfx119

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 透過型電子顕微鏡を用いたイオン液体の原子分解能観察2018

    • Author(s)
      宮田智衆、杉森悠貴、上杉文彦、橋口裕樹、奥西栄治、溝口照康
    • Journal Title

      化学工業

      Volume: 69 Pages: 727-734

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] シリカ系ガラス中の分相構造観察2018

    • Author(s)
      中澤克昭、宮田智衆、安間伸一、溝口照康
    • Journal Title

      NEW GLASS

      Volume: 33 Pages: 27-32

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Observation of the dynamic behaviors of ions and liquid structures in ionic liquids2018

    • Author(s)
      T. Miyata and T. Mizoguchi
    • Organizer
      9th International Microscopy Congress
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Direct Imaging of Ions and Nano Domain Structures in Ionic Liquids using Scanning Transmission Electron Microscopy2018

    • Author(s)
      T. Miyata and T. Mizoguchi
    • Organizer
      The 6th Asian-Pacific Conference on Ionic Liquids & Green Processes
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] イオン液体中におけるイオンおよびナノドメイン構造のin-situ観察2018

    • Author(s)
      宮田智衆、溝口照康
    • Organizer
      日本顕微鏡学会第74回学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] イオン液体中の微細構造解析2018

    • Author(s)
      宮田智衆、溝口照康
    • Organizer
      文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム平成30年度利用成果発表会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 原子分解能電子顕微鏡によるイオン液体中のナノドメイン観察およびそのエネルギー的考察2018

    • Author(s)
      宮田智衆、溝口照康
    • Organizer
      第9回イオン液体討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 研究室ホームページ

    • URL

      http://etomo.tagen.tohoku.ac.jp/php/jinnailab/

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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