| 研究課題/領域番号 |
19K15632
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分35020:高分子材料関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
梁 暁斌 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (60733201)
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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 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2020年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 高分子一本鎖 / 原子間力顕微鏡 / 粘弾性計測 / 一本鎖のダイナミクス / 熱ノイズ手法 / FIB加工 / PNIPAM / 単一分子鎖 / 高分子鎖粘弾性 / 温度依存性 / 一本鎖粘弾性 / 広周波数帯域 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
市販AFM装置に搭載されているカンチレバーマウント上の圧電素子および市販装置内蔵のロックインアンプでは、操作できるパラメーターが限られ、かつノイズ除去が完全ではない。高周波数の外部ロックインアンプ装置を導入し、AFM拡張版を構築する。さらに、広範な温度コントロールシステムを実装することで、分子鎖粘弾性の周波数依存性と温度依存性を調べ、本手法を高分子の機能と物性の解析を行うための新手法を開発する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では原子間力顕微鏡を用いて単一高分子鎖の広帯域周波数粘弾性を研究し、弾性係数と粘性係数を計測。分子量依存性や温度依存性を解明し、高分子と溶媒間の相互作用が有効粘度に影響することを明らかにした。また、カンチレバー形状加工により固有粘弾性を低減。また、その研究を多数の学術誌論文と学会講演で発表した。これらの成果により、高分子一本鎖のレオロジー挙動の理解が深まり、次世代サイエンスの重要課題として展開が期待されている。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
高分子の粘弾性情報は非平衡ダイナミクスの重要な特性とされており、その単一分子レベルでの研究は高分子物理学や統計力学の新たな発展を導く可能性がある。これまで議論されてきた高分子鎖のレオロジー挙動に対して、新たな実験的な観点からの検証と深化が期待される。この手法により、単一高分子鎖の粘弾性情報を用いて、溶媒や高分子官能基などのパラメーターを変えて高分子鎖と溶媒間の相互作用がどのように変化するかを調べることができます。これにより、希薄高分子溶液の高分子振る舞いと粘性理論への新たな理解を与えることが期待されます。それらは、新たな高分子材料の設計や、既存の材料の性質を改良するための基礎研究となる。
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