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リオトロピック液晶キュービック相の極性‐非極性界面構造の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K03557
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連
研究機関静岡大学

研究代表者

岡 俊彦  静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (60344389)

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
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードリオトロピック液晶 / 共連続キュービック相 / 三重周期極小曲面 / 構造形成 / 両親媒性分子 / X線単結晶構造解析 / キュービック相 / 単結晶領域作成 / 小角X線単結晶構造解析 / X線単結晶構造解析 / 極性-非極性界面の構造
研究成果の概要

脂質や界面活性剤などの両親媒性分子は水の存在下でリオトロピック液晶となり、ナノメートルスケールで相分離を起こし様々な相構造を形成する。そのうち共連続キュービック相は三重周期極小曲面様の周期構造を持つ。その極性-非極性界面構造はこれまで平均曲率一定曲面に近いと考えられてきた。しかし、単結晶領域を用いたX線構造解析により、1型と2型の共連続キュービック相に共通して界面は三重周期極小曲面に平行であることが明らかとなった。これは界面自由エネルギーの損失よりも、分子鎖の構造エントロピーを大きくした方が有利であるためと考えられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

リオトロピック液晶共連続キュービック相の極性-非極性界面構造は、20年以上にわたり平均曲率一定曲面に近いと考えられてきた。これは界面を直接観測する手法が存在しなかったためである。本研究により共連続キュービック相のX線単結晶構造解析の手法が確立し、界面構造まで調べることができるようになった。これにより界面は三重周期極小曲面に平行であることが明らかとなった。今後は分解能を上げてさらに詳細な構造が明らかになることや、モデルやシミュレーションなどと比較することにより構造形成原理が明らかになることが期待される。

報告書

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

    (13件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] Australian National University/Sydney University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Australian National University/University of Sydney(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Australian National University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Polar-Nonpolar Interfaces of Normal Bicontinuous Cubic Phases in Nonionic Surfactant/Water Systems Are Parallel to the Gyroid Surface2020

    • 著者名/発表者名
      Toshihiko Oka, Noboru Ohta, and Stephen T. Hyde
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 36 号: 30 ページ: 8687-8694

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c00597

    • NAID

      120007098574

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Polar-Nonpolar Interfaces of Inverse Bicontinuous Cubic Phases in Phytantriol/Water System are Parallel to Triply Periodic Minimal Surfaces2018

    • 著者名/発表者名
      Toshihiko Oka , Noboru Ohta, and Stephen Hyde
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 34 号: 50 ページ: 15462-15469

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.8b03320

    • NAID

      120006772595

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] POLAR-NONPOLAR INTERFACE OF BICONTINUOUS CUBIC PHASE IN NONIONIC SURFACTANT/WATER SYSTEMS2020

    • 著者名/発表者名
      T. Oka, N. Ohta, S. Hyde
    • 学会等名
      Australia Japan Colloids Symposium2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 非イオン界面活性剤/水系における共連続キュービック相の界面構造2020

    • 著者名/発表者名
      岡俊彦、太田昇、Stephen Hyde
    • 学会等名
      第71回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 非イオン界面活性剤/水系における共連続キュービック相の界面構造2019

    • 著者名/発表者名
      岡俊彦, 太田昇, Stephen Hyde
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会(物性)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Polar-Nopolar Interfaces of Inverse Bicontinuous Cubic Phases in Lyotropic Liquid Crystal2019

    • 著者名/発表者名
      岡俊彦, 太田昇, Stephen Hyde
    • 学会等名
      Okinawa Colloids 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 非イオン界面活性剤/水系における共連続キュービック相の界面構造2019

    • 著者名/発表者名
      岡俊彦, 太田昇, Stephen Hyde
    • 学会等名
      第 9 回ソフトマター研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] リオトロピック液晶共連続逆キュービック相の極性-非極性界面構造2019

    • 著者名/発表者名
      岡俊彦
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] リオトロピック液晶共連続逆キュービック相の小角X線結晶構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      岡俊彦
    • 学会等名
      PF研究会「多様な物質・生命科学研究に広がる小角散乱 多(他)分野の小角散乱を学ぼう!」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] リオトロピック液晶共連続逆キュービック相の小角 X 線単結晶構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      岡俊彦
    • 学会等名
      第8回ソフトマター研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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