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固体NMRを用いた原子レベルでの炭素繊維の解析

研究課題

研究課題/領域番号 16F16047
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 高分子・繊維材料
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

西山 裕介  国立研究開発法人理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, ユニットリーダー (20373342)

研究分担者 HONG YOULEE  国立研究開発法人理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2016年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード固体NMR / 炭素繊維 / PAN
研究実績の概要

当該年度において得られた実績は、4報の査読つき論文として公開され、加えて1報を投稿中である。3件の学会参加によって広く告知され、また議論を深めた。
1.炭素繊維の生成プロセスの原子レベルでの理解
炭素繊維は、軽量、高強度であり、自動車・飛行機・宇宙産業など幅広い分野で実用化されつつある。将来的な炭素繊維産業の飛躍のためには、材料およびプロセスの最適化が必須であるが、いまだ原子レベルの構造の理解に至っていない。多くの炭素繊維はポリアクリロニトリル(PAN)などの合成高分子を蒸し焼きにすることにより得られる。固体NMRを用いて各合成ステージにおける原子レベルの構造解析を行うことにより、真空下および大気下での反応機構を解明した。研究を通じて特別研究員は非常に高度なNMR技術および知識を得た。構造解析は、高速の試料回転の元での13C-13C INADEQUATE、1H-13C HETCOR、1H DQ/SQ相関NMR法など、先端的な固体NMR技術を用いた。
2.天然存在比試料を用いた構造解析
固体NMR測定による構造解析は、しばしば13Cや15Nで同位体ラベルされた高価な試料が要求される。これは、13Cや15Nの天然存在比がそれぞれ1.1%、0.4%と非常に低いためである。これが固体NMR測定を用いる上で非常に大きな壁となっている。そこで、特別研究員と受入研究者は共同して、同位体ラベルを用いない天然存在比試料による構造解析に着手した。特別研究員は、自らのアイディアで14N NMR法を拡張し、ペプチドの平行および反平行βシート構造を区別する手法を開発した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] University of Akron(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] The university of Akron(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Intermolecular arrangement of fullerene acceptors around semiconducting polymers in mixed bulk heterojunctions2018

    • 著者名/発表者名
      Wang, C.; Lee, H. F.; Chen, Y.; Hong, Y.; Nishiyama, Y.; Tajima, K.
    • 雑誌名

      Angwente. Chem

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elucidation of the hierarchical structure of natural eumelanins2018

    • 著者名/発表者名
      Xiao Ming、Chen Wei、Li Weiyao、Zhao Jiuzhou、Hong You-lee、Nishiyama Yusuke、Miyoshi Toshikazu、Shawkey Matthew D.、Dhinojwala Ali
    • 雑誌名

      journal of the royal society interface

      巻: 15 号: 140 ページ: 20180045-20180045

    • DOI

      10.1098/rsif.2018.0045

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 3D 14N/1H Double Quantum/1H Single Quantum Correlation Solid-State NMR for Probing Parallel and Anti-Parallel Beta-Sheet Arrangement of Oligo-Peptides at Natural Abundance2018

    • 著者名/発表者名
      Hong You-lee、Asakura Tetsuo、Nishiyama Yusuke
    • 雑誌名

      ChemPhysChem

      巻: in press 号: 15 ページ: 1841-1845

    • DOI

      10.1002/cphc.201800392

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solid-State NMR Study of the Chain Trajectory and Crystallization Mechanism of Poly(l-lactic acid) in Dilute Solution2017

    • 著者名/発表者名
      Wang Shijun、Yuan Shichen、Chen Wei、He Qiming、Hong You-lee、Miyoshi Toshikazu
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 50 号: 17 ページ: 6404-6414

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.7b01462

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Hierarchical Self-Organization of ABn Dendron-like Molecules into a Supramolecular Lattice Sequence2017

    • 著者名/発表者名
      Feng Xueyan、Zhang Ruimeng、Li Yiwen、Hong You-lee、Guo Dong、Lang Kening、Wu Kuan-Yi、Huang Mingjun、Mao Jialin、Wesdemiotis Chrys、Nishiyama Yusuke、Zhang Wei、Zhang Wei、Miyoshi Toshikazu、Li Tao、Cheng Stephen Z. D.
    • 雑誌名

      ACS Central Science

      巻: 3 号: 8 ページ: 860-867

    • DOI

      10.1021/acscentsci.7b00188

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Chemical Reactions and Their Kinetics of Atactic-Polyacrylonitrile As Revealed by Solid-State 13C NMR2017

    • 著者名/発表者名
      Xiaoran Liu, Yuta Makita, You-lee Hong, Yusuke Nishiyama, and Toshikazu Miyoshi
    • 雑誌名

      macromolecules

      巻: 50 号: 1 ページ: 244-253

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.6b02239

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] “3D 14N/1H Double Quantum/1H Single Quantum Correlation Solid-State NMR for Probing Hydrogen Bonding”2017

    • 著者名/発表者名
      Hong, Y.; Miyoshi, T.; Zhu, Y.; Nishiyama, Y.
    • 学会等名
      The 56th Annual Meeting of the NMR society of Japan
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 3D 14N/1H Double Quantum/1H Single Quantum Correlation Solid-State NMR for Probing Parallel and Anti-parallel Arrangement of Oligo-Peptides at Natural Abundance2017

    • 著者名/発表者名
      Hong, Y.; Tetsuo Asakura.; Nishiyama, Y.
    • 学会等名
      10th Alpine Conference on Solid-state NMR
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Identification of Oligo-Peptides Conformation by 3D 14N/1H Double Quantum/1H Single Quantum Correlation Solid-State NMR at Natural Abundance2017

    • 著者名/発表者名
      Hong, Y.; Tetsuo Asakura.; Nishiyama, Y.
    • 学会等名
      20th ISMAR meeting in Quebec
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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