| 研究課題/領域番号 |
20H02696
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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32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
甲賀 研一郎 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 教授 (10315020)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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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 |
15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
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| キーワード | 疎水効果 / 疎水性相互作用 / 塩析効果 / 自由エネルギー計算法 / ミセル / 界面活性剤 / 自由エネルギー / 理論モデリング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ミセルの安定化は凝集体成長促進力と拮抗力のバランスにより実現する．しかし，それぞれの主要因子の正確な同定はなされていないため，ミセル化の現象論は凝集体形成挙動の定性的描像を与えるが，特定の界面活性剤のミセル化挙動とその温度応答性・溶媒組成依存性を予測することはできない．本研究は，凝集体形成自由エネルギーに寄与する複数の因子を分子シミュレーション・自由エネルギー計算法に基づき評価し，凝集体成長の促進力と拮抗力の実体を解明する．解析により得られるミセル形成駆動力の定量的知見を基に，ミセル化の理論モデルを構築する．
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| 研究成果の概要 |
両親媒性溶質を含む水溶液におけるミセル形成駆動力の実体を正確に理解し，定量化するために，階層的アプローチに基づき，次のような成果を上げた．第一に，両親媒性分子の溶媒和自由エネルギーの効率的計算方法を開発した．第二に，アルコール水溶液の濃度ゆらぎおよびそれに対する塩添加効果に関する研究を推進し，標準的２成分系と対比して，水＋プロパノール系においては，ナノメートルオーダーの濃度不均一性が存在し，構造ゆらぎの時間スケールも数十ナノ秒の長さであることがわかった．第三に，疎水性相互作用の強さを与える浸透第２ビリアル係数が疎水性溶質分子の直径の６乗に比例するという結果を得た．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ミセル形成の理論モデルは今のところ，具体的な界面活性剤の挙動を予測することはできない．本研究により生み出された成果（両親媒性分子の溶媒和自由エネルギーの効率的計算方法，アルコール水溶液のミクロ相分離構造の解析結果，そして疎水性相互作用の疎水性分子サイズ依存性の法則等）は，特定の分子のミセル化挙動を予測することができる理論モデルを構築に繋がる成果である．このような理論モデルが完成すれば，特定の条件でミセル化挙動を示す両親媒性分子を選択する指針が導かれ，さらには新しいタイプのミセル形成分子（DNAやペプチド等の生体分子からフラーレン等のナノ粒子までを含むもの）の開発が促進される．
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