| 研究課題/領域番号 |
19H02768
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分35010:高分子化学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
青木 裕之 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究主幹 (90343235)
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| 研究分担者 |
宮崎 司 京都大学, 産官学連携本部, 特定教授 (70789940)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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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 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2019年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
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| キーワード | 高分子薄膜 / 中性子反射率 / 分子運動性 / 超解像顕微鏡 / 分子運動 / 溶媒アニーリング / ダイナミクス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高分子薄膜の処理には、昇温による熱アニーリングと溶媒蒸気に暴露する溶媒アニーリングが行われる。高分子薄膜の構造および物性を制御するためには、アニーリング処理中に生じる構造・分子運動の変化を分子レベルで理解することが必要である。熱による高分子鎖のダイナミクスはこれまでに様々な手法で研究が行われてきたものの、気相から取り込んだ溶媒分子による可塑化によって誘起される高分子の動的特性はこれまでにほとんど明らかになっていない。本研究では、溶媒アニーリング時における高分子鎖の振る舞いを中性子反射率法および顕微鏡による直接観察法によって明らかにすることを目指している。
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| 研究成果の概要 |
雰囲気中の気体分子を吸収することによる高分子材料の物性に与える影響を評価するため、中性子反射率法を利用した新しい計測手法を開発した。ディープラーニングを用いることで、中性子反射率データに含まれるノイズの特徴を学習し、精度の高い解析を実現した。これによって、従来では数分以上であった時間分解計測の分解能を一桁以上向上することに成功し、秒オーダーのダイナミクスを評価することを可能にした。本手法を溶剤蒸気中における高分子フィルムの構造変化計測に適用することで、高分子フィルムへの溶剤分子の吸収とフィルムの構造変化のプロセスをリアルタイムで追跡することに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究ではディープラーニングを応用した新しい中性子反射率の解析技術を開発することで、高分子材料中への気体分子の吸収過程を直接評価することを可能にした。これにより、従来の手法では不可能であった速い構造変化を評価できるようになり、気相からの分子の吸収プロセスと、物性変化の基礎を明らかにすることができた。本研究によって得られた知見は、高湿度環境中に置かれた材料の特性変化や安定性を支配するメカニズムにも関与するものであり、材料開発における設計指針を与えるものである。
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