| 研究課題/領域番号 |
22K04853
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28010:ナノ構造化学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
八田 英嗣 北海道大学, 情報科学研究院, 助教 (90238022)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2024年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 水面上単分子膜 / 等温線 / ブリュースター角顕微鏡 / 統計熱力学 / ナノクラスター / ドメイン / 階層成長 / 線張力 / 相転移 / サイズ階層性 / 熱統計力学 / マイクロドメイン / ２相共存領域 / 成長階層性 / 階層性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水面上単分子膜の１次相転移過程をナノサイズスケールでのクラスター成長過程という観点から理解するために巨視的測定量である表面圧（π）－１分子占有面積（A）曲線データに対する統計力学的デコンヴォリューション法により平均ナノクラスターサイズの表面圧依存性を得る。同時にブリュースター角顕微鏡による単分子膜ドメインの観察を行なうことによりミクロンサイズスケールでのドメイン成長という観点からも評価を行う。以上のように水面上単分子膜の1次相転移過程を異なる空間スケールで同時に評価・検討を行うことにより水面上単分子膜の膜成長過程に対して異なる空間スケール間での階層間成長という新たな視点から知見を得る。
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| 研究成果の概要 |
水面上単分子膜について等温線測定とブリュースター角顕微鏡観察を同時に行うことにより、異なる長さスケールでの一次相転移過程の振舞いについて同時解析を行った。 等温線データと統計熱力学的解析手法を組み合わせることにより、２相共存領域で形成されるナノクラスターサイズの表面圧依存性が得られた。異なる温度でのナノクラスターサイズ分布と顕微鏡で得られたミクロンサイズドメインのサイズ、形状、テクスチャの間には強い相関がみられ、２相間での界面線張力がナノからミクロンへの異なる長さスケールを通しての単分子膜における成長階層性、ならびに静的・動的不均一性の出現に重要な役割を果たしていることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
さまざまな基礎、工学的応用研究に広く用いられている典型的な単純飽和脂肪酸とリン脂質水面上単分子膜について、ブリュースター角顕微鏡測定と等温線の統計熱力学的解析を組み合わせることにより、単分子膜の結晶成長（１次相転移）過程について異なる長さスケール（ナノおよびマイクロメートル）での同時評価を可能にした。その結果、相転移過程においてナノメートル領域で形成されるクラスターサイズの表面圧依存性から２相境界の異なる温度間での線張力比を評価することにより、マイクロメートル領域で観察される特徴的なドメインのサイズ、及びテクスチャの温度依存性を理解することを可能にした。
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