| 研究課題/領域番号 |
16K05522
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
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| 研究機関 | 東海大学 |
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研究代表者 |
新屋敷 直木 東海大学, 理学部, 教授 (00266363)
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| 研究分担者 |
八木原 晋 東海大学, 理学部, 教授 (40191093)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 誘電緩和 / 水溶液 / ガラス転移 / 氷 / 高分子 / ゼラチン / 協同運動 / 階層構造 / たんぱく質 / アルコール / 水 / 不凍水 |
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| 研究成果の概要 |
様々なたんぱく質、高分子水溶液の、高分子濃度60 wt.% 以上の氷結しない水溶液と、高分子濃度が低く氷結する水溶液の10 mHz－50 GHzの周波数域、室温から-150℃の温度域で広帯域誘電分光（BDS）測定を行った。氷結しない水溶液では主に水の局所的な分子運動に起因するν緩和と高分子のガラス転移現象に関係するα緩和が観測され、これらの緩和の特徴と互いの関係を明らかにした。氷結した水溶液では、不凍水、氷、水和した高分子またはたんぱく質の分子運動による緩和が観測された。さらに氷の緩和が複数存在することを明らかにした。また、水和した溶質の緩和と界面分極の関係を高分子水溶液で明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来得られてきた、氷結しない水溶液の分子運動に関する普遍性・物質依存性に関する知見を、他ではほとんど行われていない氷結水溶液の誘電緩和現象に拡張した。その結果、水の緩和時間の温度依存性の特異的挙動、溶質のガラス転移温度と水分子運動の関係などを、氷結した水溶液で解明した。さらに、水溶液中の氷の分子運動による緩和の特徴を、ゼラチン、球状たんぱく質、高分子水溶液で明らかにした。
本研究成果により、低温で水や氷の分子運動をコントロールできる技術が得られる可能性を示した。分子運動速度は物質の経時変化速度を直接左右するため、医療における低温臓器保存、食品の低温・乾燥保存、素材開発などへの利用が期待される。
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