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近年、モード結合理論に代表される微視的理論の進歩やコンピューターシミュレーションの発展により非晶性高分子の微視的な構造やダイナミクスに関する研究が進歩しつつあり、これらの研究に対する実験面からのアプローチが望まれている。本研究では、斬新なガラス状高分子の微視的構造解析法である多次元固体NMR法、特に二次元・二量子遷移固体NMR法を用いることにより、ポリエチレンテレフタレート(PET)のガラス状態における局所構造を原子・分子のレベルで明らかにすることを目的とした。
二次元・二量子遷移固体NMR法では、^<13>Cスピンペアの二量子励起を通じて構造情報を得るため、目的のスピンペアを^<13>Cラベルする必要がある。そのため、カルボニル炭素を4%および10%^<13>CダブルラベルしたPET(^<13>CO-PET)を、エステル交換法により合成した。合成した^<13>CO-PETを浴融状態から急冷することによりガラス状試料を、215℃で60時間アニールすることにより結晶化度約50%の結晶化試料を得た。これらの試料に対し、二次元・二量子遷移固体NMR測定法を適用することにより、ベンゼル環をはさんだ2つのカルボニル基間のvirtual bondのコンホメーションを決定した。まず、結晶状態での実測スペクトルをシミュレーションスペクトルとともに詳細に解析した結果、結晶状態では、100%transの状態にあることが確認できた。これは、X線回析より得られる結果と一致しており、本手法がコンホメーションの定量的決定に有用であることが確認できる。さらに、X線回析では詳細な解析が困難なガラス状態での測定・解析を行った結果、ガラス状態では、trans:cis=45%:55%(±5%)の状態にあることを明らかにした。本研究でのこの結果より、Floryの理論的予測が正しかったことが初めて実験的に証明された。
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