| 研究領域 | 水圏機能材料：環境に調和・応答するマテリアル構築学の創成 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H05717
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
原田 慈久 東京大学, 物性研究所, 教授 (70333317)
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| 研究分担者 |
瀬戸 秀紀 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (60216546)
池本 夕佳 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 分光推進室, 主幹研究員 (70344398)
菱田 真史 東京理科大学, 理学部第一部化学科, 准教授 (70519058)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
202,280千円 (直接経費: 155,600千円、間接経費: 46,680千円)
2023年度: 36,400千円 (直接経費: 28,000千円、間接経費: 8,400千円)
2022年度: 39,130千円 (直接経費: 30,100千円、間接経費: 9,030千円)
2021年度: 41,860千円 (直接経費: 32,200千円、間接経費: 9,660千円)
2020年度: 41,470千円 (直接経費: 31,900千円、間接経費: 9,570千円)
2019年度: 43,420千円 (直接経費: 33,400千円、間接経費: 10,020千円)
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| キーワード | 水素結合構造 / 放射光赤外分光 / 放射光軟Ｘ線分光 / 中性子準弾性散乱 / 中性子反射率 / テラヘルツ分光 / 第二水和圏 / 中性子散乱 / 水の構造・運動 / 水の運動状態 / ずり流動場 / 水圏機能材料の機能発現機構解明 / 先端計測手法の最適化 / 水圏機能材料の構造解析 / 水圏機能材料の運動解析 / 水と材料の相互作用解析 / 中性子小角散乱 / その場計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、「水環境」や「生体」と調和しながら機能する様々な材料群に対し、その機能を精密に制御、あるいは最大化する条件を見出すために、先端分析手法を駆使して、材料と水の相互作用を明らかにする。
具体的には、放射光Ｘ線を用いた電子状態解析、中性子を用いた運動状態解析、放射光赤外を用いた水・官能基の相互作用評価、テラヘルツ分光と熱分析によるマクロな運動状態解析を軸として、Ｘ線・中性子小角散乱、原子間力顕微鏡等の手法を組み合わせ、機能に関わる材料・水の構造、運動状態の抽出を行い、水圏機能材料の最適設計の指針となる学理を構築・確立する。
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| 研究実績の概要 |
本年度は以下の研究を中心に推進した。
①A01加藤のカラムナー型液晶高分子膜の一次元ナノチャネルに取り込まれた水の水素結合構造を放射光軟X線発光分光法で調べ、イオン選択透過性の欠如に繋がる発現機構を解明した。②A01辻、A03中畑らのテトラヒドロフラン混合溶液中の疎水性発光分子を含む集合体のサイズと集合状態が溶媒中の水の割合によって変化し、発光強度の変化と相関することを示した。A01公募原、A03公募松本拓らが超臨界二酸化炭素中でアモルファス領域のみを選択的にアセチル化したポリビニルアルコールの結晶化領域や配向を調べ、水分吸着特性を明らかにした。③重水素化PEOと軽水のQENS実験の結果を緩和モード分布解析し、水和水の運動状態として「速い局所運動」「遅い局所運動」「拡散運動」の存在を明らかにした。④A02公募今清水らと、サブテラヘルツ波照射によりタンパク質周囲の水分子集団の運動を励起し、水和状態を変化させる現象を観測した。⑤A02樋口と共に、DMPEとDMPCにおける水和水のダイナミクスを中性子準弾性散乱で比較し、周辺の水和状態や水素結合ネットワークの違いを明らかにした。⑥A01公募原野、A02渡辺、A03公募相良らと両親媒性9,10-ビス(フェニルエチニル)アントラセン分子（超分子ファイバー）の粉砕によるメカノクロミック発光特性を調べ、メカノセンサーとしての応用可能性を示した。⑦A03公募橋川のフラレノール表面の水の親和性は表面静電ポテンシャルに支配され、水の凝集は表面に結合したヒドロキシ基によって開始されることを明らかにした。⑧A03公募長瀬のPNIPAAm固定シリカビーズのFTIR分析より、相対湿度および温度条件を変化させた際の水和および脱水挙動を明確に観察した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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