磁場を利用した新規高分子無機複合系材料の創製

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15685013
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 黒木 重樹 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (30293046)
• キーワード: 高配向高分子ゲル / PBLG / 高磁場 / チャンネルキャビティー / 三次元NMRイメージング / ^1H PFGSE NMR

研究概要

磁場を利用した新規高分子無機複合材料の創製の第一段階として、高配向高分子ゲルの作成に着手した。ポリ(γ-ベンジル-L-グルタメート)(poly(γ-benzyl L-glutamate):PBLG)はジクロロメタン、1,4-ジオキサン、クロロホルムなどの良溶媒中でリオトロピック液晶を形成し、磁場及び電場中でPBLG鎖のα-ヘリックス軸が与えられた磁場及び電場方向に高配向する。磁場中で高配向のPBLGゲルを調製し架橋密度を変化させることによってPBLG鎖間のnmスケールのチャンネルの直径を変化させることができないかと考えた。そこで、10.5Tの高磁場中で架橋剤の濃度を変化させて高配向PBLGゲルを合成したところ、μmスケールの間隔でPBLG鎖が配向し、さらにnmスケールのチャンネルが出現した。光学顕微鏡による高配向PBLGネットワークの観察の結果、高架橋密度のロッド状の高配向PBLGゲル中にμmスケールの直径を持ったチャンネルが数多く存在することがわかった。さらに三次元NMRイメージング法によりμmスケールの直径を持ったチャンネルは円柱軸方向、つまりPBLG鎖のα-ヘリックス軸と平行な方向につながっており、チャンネルキャビティーがロッド状のサンプルの軸方向に貫通している様子を三次元的に捉えることに成功し、ロッド状ゲルの側面から500μmの領域にはチャンネルが形成されないこと、平均的なチャンネルの直径が98.9μmであることがわかった。また、^1H PFGSE NMR法によりこの高磁場配向PBLGゲル及びチャンネルキャビティー中の溶媒分子の拡散過程を解析し、拡散挙動からチャンネルキャビティーサイズの評価が可能であることが示唆された。

研究成果

• [文献書誌] M.Matsui, Y.Yamane, H.Kimura, S.Kuroki, I.Ando, K.Fu, J.Watanabe: "Structure and dynamics of rodlike polyster with long n-alkyl side chains over a wide range of temperature by solid state 13C NMR"Journal of Molecular Structure. 650(1-3). 175-180 (2003)
• [文献書誌] K.Murata, E.Katoh, S.Kuroki, I.Ando: "A study of the conformational stability of poly(β-benzyl l-aspartate), poly(γ-benzyl l-glutamate) and poly(β-benzyl l-aspartate)/poly(γ-benzyl l-glutamate) blend in the solid state by variable-temperature 13C CP/MAS NMR"Journal of Molecular Structure. 689(3). 223-235 (2004)
• [文献書誌] K.Murata, H.Kono, E.Katoh, S.Kuroki, I.Ando: "A study of conformational stability of polypeptide blends by solid state two-dementional 13C-1H heteronuclear correlation NMR spectroscopy"Polymer. 44(14). 4021-4027 (2003)
• [文献書誌] Y.Yamane, M.Matsui, H.Kimura, K.Kuroki, I.Ando: "Diffusional Inhomogeneity of Probe Molecules in Chemically Cross-Linked Polymer Gas As Studied by Time-Dependent Diffusion NMR"Macromolecules. 36(15). 5655-5660 (2003)
• [文献書誌] A.Tomeda, S.Morisaki, K.Watanabe, S.Kuroki, I.Ando: "1H NMR signal narrowing of solid polymer by high frequency oscillation"Chemical Physics Letters. 376(3,4). 346-349 (2003)
• [文献書誌] S.Kanesaka, H.Kimura, S.Kuroki, I.Ando, S.Fujishige: "Diffusional Behavior of Poly(diethylsiloxane) in the Liquid Crystalline and Isotropic Phases As Studied by High Field-Gradient NMR"Macromolecules. 37(2). 453-458 (2004)