「柔らかい凝縮系」の構造・ダイナミクスに与える圧力効果

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14350493
• 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: 瀬戸 秀紀 京都大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (60216546) ; 長尾 道弘 東京大学, 物性研究所, 助手 (90301150) ; 功刀 滋 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 教授 (70111929)
• キーワード: ゲル / ミセル / 小角中性子散乱 / 動的光散乱 / 高圧物性 / 両親媒性高分子 / ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド) / マイクロエマルション

研究概要

温度敏感型高分子であるポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)(PNIPA)溶液およびゲル、温度敏感型高分子2-エトキシエチルビニルエーテル(EOVE)と親水性高分子2-エヒドロキシエチルビニルエーテル(HOVE)からなる両親媒性ブロック共重合体、およびAOTと呼ばれるマイクロエマルションを対象として、動的光散乱(DLS)、小角中性子散乱(SANS)、中性子スピンエコー(NSE)実験を実施し、幅広い空間スケールで分子間相互作用とそれによる高次構造の形成・崩壊について研究した。
DLSについては現有する動的・静的光散乱装置(ALV5000)の試料台部を改造し、光散乱用高圧試料台を設置した(テラメックス社製PCI400一式)。同装置を用いて、PNIPAゲルおよび両親媒性ブロック共重合体を対象に高圧下における動的光散乱実験を実施した(柴山)。その結果、PNIPAゲルと対応するPNIPA溶液では、転移点近傍におけるダイナミクスに大きな違いが存在し、前者では緩和時間分布に広がりが見られないのに対し、後者では緩和時間分布が大きくなることがわかった。
SANSおよびNSEについては、新規に導入した耐圧300MPaのSANS用高圧セルを用いて、温度敏感型ハイドロゲルの体積相転移の研究を行い、50MPa近傍に上限臨界圧力をもつ相図を得た。さらに、SANSにより、明確な臨界現象が観察され、相関長、散乱強度の発散が見られた。また両親媒性ブロック共重合体のスピンエコー実験からミセルダイナミクスの圧力依存性の研究を行ったところ、ドジャンナローイングと呼ばれる、拡散係数の低下が見られた。
その他、圧力ジャンプ法によるサーモリシンの圧力誘起変性の観察などを行った。

研究成果

• [文献書誌] S.Takata, T.Norisuye, M.Shibayama: "Small-angle Neutron Scattering Study on Preparation Temperature Dependence of Thermosensitive Gels"Macromolecules. 35. 4779-4784 (2002)
• [文献書誌] S.Okabe, et al.: "Heat-induced Self-assembling of Thermosensitive Block Copolymer 1. Small-angle Neutron Scattering Study"Macromolecules. 35. 8139-8146 (2002)
• [文献書誌] M.Shibayama, et al.: "Quantitative Analysis of "Polymer-Balls" in Aqueous Solutions by Small-angle Neutron Scattering"Macromol.Res.. 10. 311-317 (2002)
• [文献書誌] M.Takenaka, et al.: "Viscoelastic effects in relaxation processes of concentration fluctuations in dynamically asymmetric polymer blends"Physical Review E. 65. 021806 (2002)
• [文献書誌] Y.Kawabata, et al.: "Temperature-and Pressure-dependence of Shape Fluctuations in a Ternary Microemulsion System"Journal of Neutron Research. 10. 131-136 (2002)
• [文献書誌] S.Kunugi, et al.: "Microcalorimetric study of aqueous solution of a thermoresponsive polymer, poly(N-vinylisobutyramide) (PNVIBA)"Polymer J.. 34. 383-388 (2002)