高分子鎖一本の三次元コンホメーション計測を通して明らかにする高分子複合系の物理

• 研究課題/領域番号: 23685050
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 高分子・繊維材料
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 青木 裕之 京都大学, 先端医工学研究ユニット, 特定准教授 (90343235)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 29,250千円 (直接経費: 22,500千円、間接経費: 6,750千円); 2013年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2012年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円); 2011年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
• キーワード: 単一高分子鎖 / 超解像技術 / 蛍光顕微鏡 / 高分子ブレンド / コンホメーション / 単一分子検出 / 高分子鎖 / 超解像

研究概要

本研究は、高分子複合材料中における高分子鎖一本一本の形態を三次元的に直接観察することを実現し、その特性を明らかにすることを目的としている。高分子複合系における高分子鎖の三次元計測を実現するためには、従来よりも広範囲の視野を実現する必要があった。そこで超短パルスレーザー光源を用いた多光子励起を実現するtemporal focus光学系を構築することによって、三次元の超解像観察を行うことができた。この超解像顕微鏡を用いて、ポリメチルメタクリレート（PMMA）鎖が様々な異種高分子とブレンドしたときのコンホメーションを解析した。その結果、PMMA鎖の形態はブレンドの相溶性に依存しないことが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Quantitative Analysis of End-to-end Distance of Single Polymer Chain in Ultra-thin Film by Super-resolution Fluorescence Imaging (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Aoki, Kazuki Mori, Toshiaki Takahashi, Shinzaburo Ito
  • 雑誌名: Chem. Phys. 巻: 419 ページ: 54-58
  • DOI: 10.1016/j.chemphys.2012.12.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conformation of Single Polymer Chain in Rubbed Thin Film Observed by Fluorescence Imaging (2012)
  • 著者名/発表者名: Toru Ube, Akihiko Shin, Hiroyuki Aoki, Shinzaburo Ito
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 28 号: 39 ページ: 13871-13876
  • DOI: 10.1021/la302513c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conformational Analysis of Single Polymer Chains in Three Dimensions by Super-resolution Fluorescence Microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Aoki, Kazuki Mori, Shinzaburo Ito
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: 8 号: 16 ページ: 4390-4395
  • DOI: 10.1039/c2sm07227k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relaxation of Single Polymer Chain in Binary Molecular Weight Blends Observed by Scanning Near-field Optical Microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Toru Ube, Hiroyuki Aoki, Shinzaburo Ito, Jun-ichi Horinaka, Toshikazu Takigawa
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: 8 号: 20 ページ: 5603-5611
  • DOI: 10.1039/c2sm25272d
• [雑誌論文] Relaxation of Single Polymer Chain in Poly (Methyl methacrylate) Films under Uniaxial Extension Observed by Scanning Near-field Optical Microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Toru Ube, Hiroyuki Aoki, Shinzaburo Ito, Jun-ichi Horinaka, Toshikazu Takigawa, Toshiro Masuda
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 44 号: 11 ページ: 4445-4451
  • DOI: 10.1021/ma2004986
  • 査読あり
• [雑誌論文] Near-infrared Fluorescent Nano-particle of Low-bandgap π -conjugated Polymer for in vivo Molecular Imaging (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Aoki, Jun-ichi Kakuta, Tomoyuki Yamaguchi, Satoshi Nitahara, Shinzaburo Ito
  • 雑誌名: Polym. J. 巻: 43 号: 11 ページ: 937-940
  • DOI: 10.1038/pj.2011.86
  • NAID: 10030167428
• [雑誌論文] Characterization of Surface Compositions of Phase-Separated structures in Conjugated Poly (phenylene vinylene) Blends by Scanning Near-Field Optical Microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Li-Ting Lee, Toru Ube, Hiroyuki Aoki, Shinzaburo Ito
  • 雑誌名: Polymer 巻: 52 号: 25 ページ: 5897-5903
  • DOI: 10.1016/j.polymer.2011.10.043
  • 査読あり
• [学会発表] スピンコート膜中における単一高分子鎖の配向:超解像顕微鏡による直接観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 黒田泰樹, 青木裕之, 伊藤紳三郎
  • 学会等名: 第15回高分子表面研究討論会
  • 発表場所: 東京理科大森戸記念館
  • 年月日: 2013-02-01
• [学会発表] スピンコート法により作製したPMMA薄膜中の単一高分子鎖の形態評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 黒田泰樹, 青木裕之, 伊藤紳三郎
  • 学会等名: 第61回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] スピンコート薄膜中における単一高分子鎖のコンホメーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之, 黒田泰樹, 伊藤紳三郎
  • 学会等名: 第62回高分子討論会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] せん断変形下における単一高分子鎖の形態変化の評価-超解像光学顕微鏡による直接観察- (2012)
  • 著者名/発表者名: 進章彦, 宇部達, 青木裕之,伊藤紳三郎
  • 学会等名: 第61回高分子年次大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2012-05-31
• [学会発表] せん断変形下における単一高分子鎖の形態変化の評価 -超解像光学顕微鏡による直接観察- (2012)
  • 著者名/発表者名: 進章彦, 宇部達, 青木裕之, 伊藤紳三郎
  • 学会等名: 第61回高分子年次大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
• [学会発表] 超解像光学顕微鏡による高分子の配向評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之, 進章彦, 黒田泰樹
  • 学会等名: 2012年光化学討論会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] 超解像光学顕微鏡による単一高分子鎖の配向状態の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之, 進章彦, 宇部達, 伊藤紳三郎
  • 学会等名: 第61回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
• [学会発表] 超解像法による単一分子のナノ光学イメージング：高分子材料の評価への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之
  • 学会等名: 平成24年度繊維学会秋季研究発表会
  • 発表場所: 福井大学
  • 招待講演
• [学会発表] ナノ光学イメージングによる高分子材料の構造評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之
  • 学会等名: 日本分光学会ナノ分光部会シンポジウム
  • 発表場所: 和光
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] 超解像光学三次元イメージングによる単一高分子鎖の形態評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之, 森一樹, 伊藤紳三郎
  • 学会等名: 第60回高分子討論会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2011-09-28
• [学会発表] せん断変形による界面近傍の単一高分子鎖のコンホメーション変化
  • 著者名/発表者名: 青木裕之, 進章彦, 宇部達, 伊藤紳三郎
  • 学会等名: 第62回高分子年次大会
  • 発表場所: 京都国際会館
• [学会発表] 超解像光学顕微鏡による界面近傍の単一高分子鎖の配向挙動の評価
  • 著者名/発表者名: 青木裕之, 黒田泰樹
  • 学会等名: 2013年光化学討論会
  • 発表場所: 愛媛大学
• [学会発表] Direct observation of single polymer chain under shear deformation by super-resolution optical microscopy
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Aoki
  • 学会等名: International Soft Matter Conference 2013
  • 発表場所: Rome, Italy
• [学会発表] Conformational Analysis of Single Polymer Chain by Super-resolution Optical Microscopy
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Aoki
  • 学会等名: 1st East-Asia Microscopy Conference
  • 発表場所: Chongqing, China
  • 招待講演
• [図書] "近接場光",高分子ナノテクノロジーハンドブック,西敏夫編,第3章,第5節 (2014)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [図書] "光学顕微鏡",高分子ナノテクノロジーハンドブック,西敏夫編,第4章,第2節 (2014)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [図書] 高分子ナノテクノロジーハンドブック, 第4章, 第2節, “光学顕微鏡” (2014)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [図書] 高分子ナノテクノロジーハンドブック, 第3章, 第5節, “近接場光” (2014)
  • 著者名/発表者名: 青木裕之
  • 出版者: エヌ・ティー・エス