中性子ビームを用いた新規ナノゲル材料の開発

• 研究課題/領域番号: 25790087
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 量子ビーム科学
• 研究機関: 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 関根 由莉奈 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 量子ビーム応用研究センター, 研究員 (00636912)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2015年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円); 2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2013年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
• キーワード: 中性子小角散乱 / ナノゲル / 高分子 / コロイド / コントラスト変調 / 多成分系 / コントラスト変調小角中性子散乱法 / ゲル / 微粒子 / 微細構造 / 中性子小角散乱法

研究成果の概要

高分子ゲル微粒子（ナノゲル）の微細構造を評価することを目的として、コントラスト変調中性子小角散乱法を用いて評価を行った。本研究により中性子線を用いた多成分系から成るナノサイズの微粒子の構造解析手法を確立し、さらにナノゲル材料の高機能化に繋がる重要な知見を得た。具体的には、コレステロール修飾プルラン（CHP）ナノゲルは直径約20 nmのプルラン鎖の骨格と約３個のコレステロールが形成する架橋点からなることを初めて明らかにした。さらに組成の異なるナノゲルについても同様の手法を用いることにより微細構造を評価することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Neutron Diffraction of Ice and Water in Hydrogels (2015)
  • 著者名/発表者名: Yurina Sekine, Riki Kobayashi, Songxue Chi, Jaime A. Fernandez-Baca, Kentaro Suzuya, Fumika Fujisaki, Kazutaka Ikeda, Toshiya Otomo, Tomoko Ikeda-Fukazawa, Hiroki Yamauchi, Hiroshi Fukazawa
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan Conference Proceedings 巻: 8 ページ: 13895-13914
  • DOI: 10.7566/jpscp.8.033009
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Temperature and composition phase diagram in the iron-based ladder compounds Ba1－xCsxFe2Se3 (2015)
  • 著者名/発表者名: Takafumi Hawai, Yusuke Nambu, Kenya Ohgushi, Fei Du, Yasuyuki Hirata, Maxim Avdeev, Yoshiya Uwatoko,Yurina Sekine, Hiroshi Fukazawa, Jie Ma, Songxue Chi, Yutaka Ueda, Hideki Yoshizawa, Taku J. Sato
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 91 号: 18
  • DOI: 10.1103/physrevb.91.184416
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structureal changes of water in poly(vinyl alcohl) hydrogel during dehydration (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kudo, J. Ishida, G. Syuu, Y. Sekine, and *T. Ikeda-Fukazawa
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 巻: 140 号: 4 ページ: 044909-044909
  • DOI: 10.1063/1.4862996
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neutron Diffraction of Ice in Hydrogels (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekine, T. Ikeda-Fukazawa, M. Aizawa, R. Kobayashi, S. Chi, J. A. Fernandez-Baca, H. Yamauchi, and H. Fukazawa
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B 巻: 118 号: 47 ページ: 13453-13457
  • DOI: 10.1021/jp508269b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dependence of structure of polymer side chain on water structure in hydrogels (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekine , H. Takagi, S. Sudo, Y. Kajiwara, H. Fukazawa, and T. Ikeda-Fukazawa
  • 雑誌名: Polymer 巻: 55 号: 24 ページ: 6320-6324
  • DOI: 10.1016/j.polymer.2014.10.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microrheology of polysaccharide nano gel-integrated system (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekine, K. Okazaki, T. Ikeda-Fukazawa, M. Ichikawa, K. Yoshikawa, S. Mukai, and K. Akiyoshi
  • 雑誌名: Colloid and Polymer Science 巻: 292 号: 2 ページ: 325-331
  • DOI: 10.1007/s00396-013-3069-8
  • 査読あり
• [学会発表] Nanoscopic structure of nanogels formed from self-associating polymers (2016)
  • 著者名/発表者名: Yurina Sekine、Hitoshi Endo、Kazunari Akiyoshi
  • 学会等名: EMN Meeting on Hydrogel Materials
  • 発表場所: Singapore（Singapore）
  • 年月日: 2016-05-12
  • 招待講演
• [学会発表] 中性子線を利用した天然多糖、無機物由来の機能性材料開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 関根 由莉奈
  • 学会等名: 平成28年度日本原子力学会 北関東支部 若手研究者発表会
  • 発表場所: 東海会館（茨城県、東海村）
  • 年月日: 2016-04-15
• [学会発表] 中性子小角散乱法による高分子ナノゲルの微細構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 関根 由莉奈
  • 学会等名: 日本学術会議公開シンポジウム「物性物理学・一般物理学分野の展開と大型研究計画」
  • 発表場所: 日本学術会議講堂（東京都、港区）
  • 年月日: 2016-03-11
• [学会発表] Structure of Ice in Poly-N,N,-dimethylacrylamide Hydrogel (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuki Takeuchi、Yurina Sekine、Tomoko Ikeda-Fukazawa
  • 学会等名: The 15th International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PacifiChem2015)
  • 発表場所: Honolulu（USA）
  • 年月日: 2015-12-19
  • 国際学会
• [学会発表] Structure of Water and Polymer Network in Poly(vinyl alcohol) Hydrogels with Repeated freezing-thawing cycles (2015)
  • 著者名/発表者名: Yurina Sekine、Nozomi Ishikawa、Tomoko Ikeda-Fukazawa
  • 学会等名: The 15th International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PacifiChem2015)
  • 発表場所: Honolulu（USA）
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of Side Chain Structure on Dehydration Process of Polymer Hydrogel (2015)
  • 著者名/発表者名: Yu Tojima、Tomoko Ikeda-Fukazawa、Yurina Sekine
  • 学会等名: The 15th International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PacifiChem2015)
  • 発表場所: Honolulu（USA）
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Water States in Physically Cross-linked Nanogels (2015)
  • 著者名/発表者名: Junki Kodama、Yurina Sekine、Kazunari Akiyoshi、Tomoko Ikeda-Fukazawa
  • 学会等名: The 15th International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PacifiChem2015)
  • 発表場所: Honolulu（USA）
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] X-ray Diffraction Study on Structural Change of Polymer Hydrogels During Dehydration (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryo Naohara、Kentaro Narita、Yurina Sekine、Tomoko Ikeda-Fukazawa
  • 学会等名: The 15th International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PacifiChem2015)
  • 発表場所: Honolulu（USA）
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] 中性子散乱法による物理架橋ナノゲルの微細構造解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 関根 由莉奈、遠藤 仁、岩瀬 裕希、竹田 茂生、向井 貞篤、深澤 裕、佐々木 善浩、秋吉 一成
  • 学会等名: 第64回高分子討論会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県、仙台市）
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] Structure of Water in Hydrogels Investigated by Neutron Diffraction (2015)
  • 著者名/発表者名: Yurina Sekine
  • 学会等名: The 15th International Congress of Radiation Research (ICRR 2015)
  • 発表場所: 国立京都国際会館 (京都府、京都市)
  • 年月日: 2015-05-26
  • 国際学会
• [学会発表] 中性子回折法によるハイドロゲル中に形成する氷の構造評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 関根由莉奈、東島優、深澤倫子、深澤裕
  • 学会等名: 第 95 春季年会 日本化学会
  • 発表場所: 千葉、日本
  • 年月日: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [学会発表] Neutron Diffraction Study of Chemically Cross-linked Hydrogels (2015)
  • 著者名/発表者名: Yurina Sekine, Songxue Chi, Jaime Fernandez Baca, Tomoko Ikeda-Fukazawa, Hiroshi Fukazawa
  • 学会等名: The 14th Korea-Japan Meeting on Neutron Science
  • 発表場所: 茨城、日本
  • 年月日: 2015-01-07 – 2015-01-09
• [学会発表] ポリアクリルアミドゲルにおける水の構造変化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 関根由莉奈、東島優、深澤倫子、深澤裕
  • 学会等名: 第 63 回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎、日本
  • 年月日: 2014-09-15 – 2014-09-17
• [学会発表] Neutron Diffraction Study of Hydrogels (2014)
  • 著者名/発表者名: Yurina Sekine, Tomoko Ikeda-Fukazawa, Riki Kobayashi, Songxue Chi, Jaime Fernandez Baca, Hiroshi Fukazawa
  • 学会等名: The 2rd International Symposium on Science at J-PARC
  • 発表場所: 茨城、日本
  • 年月日: 2014-07-12 – 2014-07-15
• [学会発表] Structure and Properties of Ice in Hydrogels (2014)
  • 著者名/発表者名: Yurina Sekine et al.
  • 学会等名: 13th International Conference on the Physics and Chemistry of Ice
  • 発表場所: Thayer School of Engineering at Dartmouth, USA
• [学会発表] コントラスト変調中性子小角散乱法によるナノゲルの構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 関根由莉奈、遠藤仁、岩瀬裕希、深澤裕、向井貞篤、秋吉一成
  • 学会等名: 第62回高分子討論会
  • 発表場所: 金沢大学
• [学会発表] コントラスト変調中性子小角散乱法によるナノゲルの構造評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 関根由莉奈、深澤裕、遠藤仁、岩瀬裕希、向井貞篤、Kenneth C. Littrell、Jaime A. Fernandez-Baca、秋吉一成
  • 学会等名: 日本中性子科学会第13回年会
  • 発表場所: ちば県民プラザ
• [産業財産権] フェロシアン化物粒子ー多糖類複合体 (2014)
  • 発明者名: 関根由莉奈、深澤裕、秋吉一成、佐々木善浩、澤田晋一
  • 権利者名: 関根由莉奈、深澤裕、秋吉一成、佐々木善浩、澤田晋一
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-021082
  • 出願年月日: 2014-02-06