圧刀誘起による高分子結合相関系の相転移と臨界ダイナミクス

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13031019
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 柴山 充弘 東京大学, 物性研究所, 教授 (00175390)
• 研究分担者: 長尾 道弘 東京大学, 物性研究所, 助手 (90301150)
• キーワード: 温度敏感型高分子ゲル / N-イソプロピルアクリルアミド / 高分子結合相関系 / 動的光散乱 / 光子相関 / 圧力誘起相転移 / 体積相転移 / 不均一性

研究概要

温度敏感型で知られるN-イソプロピルアクリルアミド(PNIPA)ゲルを0.1MPa(常圧)から300MPaの静水圧下で調製し、ゲル本来がもつ構造不均一性を静的・動的光散乱法により、調製圧力の関数として定量的に解析した。具体的には、ドイツALV社製キュベット回転・上下ユニットを新たに備えた静的・動的光散乱装置(ALV-5000)を用い、ゲルからの散乱光の光子相関を多数のサンプリングポイントでとる(アンサンブル平均動的光散乱法)。そして、このデータをもとに濃度揺らぎの動的・静的成分の分離を行うことでゲルの非エルゴード性を評価し、不均一度を見積った。その結果、圧力印可により、ゲルの不均一性は上昇し、約170MPa付近で揺らぎは発散し、相分離状態に移行することがわかった。また、光子相関関数の評価より、緩和時間が発散する点(ゲノ化点)と不均一性および、体積相転移との相関関係を議論した。さらにその一方で、光学顕微鏡下で体積相転移現象を時分割観察を行い、ゲルの収縮過程の時系列解析による収縮キネティクスの調製圧力依存性について考察したところ、不均一性と高速収縮性とは密接な関係があることが認められた。これらの成果を12月にメキシコで開催されたPacific Polymer Conferenceの招待講演で発表した。

研究成果

• [文献書誌] C.Nakamoto, T.Motonaga, M.Shibayama: "Preparation Pressure Dependence of Structure Inhomogeneities and Dynamic Fluctuations in Poly(N-isopropylacrylamide) Gels"Macromolecules. vol.34. 911-917 (2001)
• [文献書誌] T.Kawauchi, M.Isshiki, M.Takeda, M.Shibayama: "Characterization of Gel Structure in Poly(vinyl chloride) by Light Scattering 1. Molecular Weight and Process Temperature Dependence"Polymer. vol.42. 3875-3881 (2001)
• [文献書誌] M.Shibayama, T.Norisuye, F.Ikkai: "SANS Studies on Frozen Inhomogeneities and Local Structure in Polymer Gels"J.Phys.Soc.Jpn.. vol.70. 306-310 (2001)
• [文献書誌] T.Motonaga, M.Shibayama: "Studies on pH and Temperature Dependence of the Dynamics and Heterogeneities in Poly(N-isopropyl acrylamide-co-Sodium Acrylate) Gels"Polymer. vol.42. 8925-8934 (2001)
• [文献書誌] M.Shibayama, M.Okamoto: "Dynamic Light Scattering Study on Gelatin Aqueous Solutions and Gels"J.Chem.Phys.. Vol.115. 4285-4291 (2001)
• [文献書誌] M.Okamoto, T.Norisuye, M.Shibayama: "Time-Resolved Dynamic Light Scattering Study on Gelation and Gel-Melting Processes of Gelatin Gels"Macromolecules. Vol.34. 8496-8502 (2001)