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高分子融液の基板への展開挙動の分子鎖レベルAFM観察

研究課題

研究課題/領域番号 18H02025
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分35020:高分子材料関連
研究機関山形大学

研究代表者

熊木 治郎  山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 教授 (00500290)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2020年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2018年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
キーワード展開挙動 / 高分子ブレンド融液 / 原子間力顕微鏡 / 高分子孤立鎖 / プレカーサーフィルム
研究成果の概要

高分子融液が基板上に展開する挙動は、今日でも不明な点が多い。もし展開挙動を原子間力顕微鏡(AFM)を用いて分子鎖レベルで直接観察することができれば、高分子表面現象の理解が大きく進むと考えらる。本研究では、イソタクチックポリメタクリル酸メチル(it-PMMA)/オリゴ(MMA)ブレンドの液滴がマイカ上に展開する際にその先端に生じるプレカーサーフィルムをAFMを用いて実時間、その場観察し、プレカーサーフィルム中を流れるit-PMMA分子の流動挙動を観察することに成功した。液滴およびその中を流れるit-PMMA分子の流動挙動は、湿度の影響を大きく受け、その依存性についても明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

高分子のぬれ、摩擦、接着等の表面現象の解明は実用的にも極めて重要であるが、表面、界面は極めて限られた領域であるため、これらの現象を分子レベルでとらえるのは極めて困難であり、現在でも不明な点が多い。本研究では、高分子の融液が基板上に展開する様子を、原子間力顕微鏡を用いて、初めて高分子の分子鎖1本のレベルで観察することに成功した。直接観察することにより、高分子鎖が基板にトラップされたり、基板面で速度を変化させながら流動する場合があることがわかった。高分子の表面現象を理解するために、重要な観察手法を確立できたものと考えられる。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] In Situ AFM Observation of Folded‐Chain Crystallization of a Low‐Molecular‐Weight Isotactic Poly(methyl methacrylate) in a Langmuir Monolayer at the Molecular Level2021

    • 著者名/発表者名
      Ono Yuki、Kumaki Jiro
    • 雑誌名

      Macromolecular Chemistry and Physics

      巻: 222 号: 5 ページ: 2000372-2000372

    • DOI

      10.1002/macp.202000372

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-Assembly of Linear and Cyclic Polylactide Stereoblock Copolymers with a Parallel and Antiparallel Chain Arrangement Distinguishing Their Directions on a Water Surface2020

    • 著者名/発表者名
      Iwashima Kenta、Yamamoto Takuya、Tezuka Yasuyuki、Kumaki Jiro
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 36 号: 22 ページ: 6216-6221

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c00769

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of a Si(111) Atomically Flat Substrate via Wet Etching and Evaluation as an AFM Substrate for Observations of Isolated Chains, Crystals, and Crystallization of Isotactic Poly(methyl methacrylate) at the Molecular Level2020

    • 著者名/発表者名
      Sasahara Yuki、Miyake Yuya、Kumaki Jiro
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 36 号: 26 ページ: 7494-7504

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c01098

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ AFM Observation of the Movements of Isolated Isotactic Poly(methyl methacrylate) Chains in a Precursor Film of an Oligo(methyl methacrylate) Droplet Spreading on Mica2020

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Yasuhiro、Ichinohe Hayato、Kumaki Jiro
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 36 号: 41 ページ: 12327-12335

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c02299

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extended-Chain Crystallization and Stereocomplex Formation of Polylactides in a Langmuir Monolayer2020

    • 著者名/発表者名
      Kenji Watanabe, Jiro Kumaki
    • 雑誌名

      Polymer J.

      巻: 52 号: 6 ページ: 601-613

    • DOI

      10.1038/s41428-020-0312-2

    • NAID

      40022335707

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of a Polymer Molecularly Flat Substrate by Thermal Nanoimprinting and AFM Observation of Polymer Chains Deposited on It2019

    • 著者名/発表者名
      Ryota Umetsu, Jiro Kumaki
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 52 号: 17 ページ: 6555-6565

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.9b01280

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atomic Force Microscopy of Single Polymer Chains on a Substrate at Temperatures above the Bulk Glass Transition Temperatures.2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Fujita, Kenshiro Frudate, Jiro Kumaki
    • 雑誌名

      Polymer

      巻: 168 ページ: 21-28

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2019.02.014

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In Situ Real-Time Observation of Polymer Folded-Chain Crystallization by Atomic Force Microscopy at the Molecular Level.2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ono, Jiro Kumaki
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 51 号: 19 ページ: 7629-7636

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.8b01428

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] It-PMMA折りたたみ鎖結晶の結晶化過程の高分解能AFM観察2020

    • 著者名/発表者名
      小野裕貴、熊木治郎
    • 学会等名
      第69回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] it-PMMA孤立鎖の結晶化挙動観察2020

    • 著者名/発表者名
      高橋佑朔, 熊木治郎
    • 学会等名
      第69回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] it-PMMA単分子膜の結晶化過程の実時間高分解能AFM観察2020

    • 著者名/発表者名
      黒岩知寛, 小野裕貴, 熊木治郎
    • 学会等名
      第69回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] it-PMMA孤立鎖の結晶化挙動観察2020

    • 著者名/発表者名
      高橋佑朔, 熊木治郎
    • 学会等名
      2020高分子学会東北支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 基板上に展開するブレンド融液中の高分子孤立鎖のin situ AFM観察2019

    • 著者名/発表者名
      渡邉康宏、熊木治郎
    • 学会等名
      第68回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高分子構造の分子鎖レベル高分解能AFM観察2019

    • 著者名/発表者名
      熊木治郎
    • 学会等名
      高分子材料のレオロジーの基礎と分子構造の分析・評価、ブルカージャパン㈱講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] スピン塗布膜での高分子1本の形態と動きの観察2019

    • 著者名/発表者名
      熊木治郎
    • 学会等名
      第3回極限ナノ造形・構造物性研究会・公開講演会(応用物理学会)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] PMMAステレオコンプレックスの孤立鎖状態からの形成挙動観察2019

    • 著者名/発表者名
      加藤大樹、影山諒、熊木治郎
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] In Situ Real-Time Observation of Polymer Folded-Chain Crystallization by Atomic Force Microscopy at the Molecular Level2019

    • 著者名/発表者名
      Jiro Kumaki
    • 学会等名
      International Discussion Meeting on Polymer Crystallization (IDMPC) 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] In-Situ High-Magnification AFM Observation of PMMA Stereocomplex Formation from Isolated Chains2019

    • 著者名/発表者名
      Daiki Kato, Jiro Kumaki
    • 学会等名
      The Second International Conference of Polymeric and Organic Materials in Yamagata University (IPOMY)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In Situ AFM Observation of Isolated Single Chains Solubilized in a Spreading Polymer Blend Melt2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Watanabe, Jiro Kumaki
    • 学会等名
      The First International Conference of Polymeric and Organic Materials in Yamagata University (IPOMY)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] AFM Observation of the Movements of Single Linear Chains in a Precursor Film of a Spreading Polymer Blend Melt2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Watanabe, Jiro Kumaki
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高分子鎖構造の原子間力顕微鏡観察2019

    • 著者名/発表者名
      熊木治郎
    • 学会等名
      東北大学多元物質科学研究所講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高分子鎖構造の原子間力顕微鏡観察2018

    • 著者名/発表者名
      熊木治郎
    • 学会等名
      高分子学会関東高分子若手研究会2018春の講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高分子鎖構造の原子間力顕微鏡観察2018

    • 著者名/発表者名
      熊木治郎
    • 学会等名
      高分子学会東北支部夏季ゼミ
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 高分子基礎科学 第2版2020

    • 著者名/発表者名
      熊木治郎,青木百合子、青島貞人、赤木和夫、秋吉一成他
    • 総ページ数
      478
    • 出版者
      東京化学同人
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 山形大学 熊木研究室

    • URL

      http://kumaki-lab.yz.yamagata-u.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書 2018 実績報告書
  • [備考] 山形大学教員情報

    • URL

      http://yudb.kj.yamagata-u.ac.jp/html/100000173_ja.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書 2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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