2019 年度研究成果報告書

混合溶媒中の高分子電解質のコンフォメーション・凝集構造

研究課題

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研究課題/領域番号	17K05612
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
研究機関	京都大学
研究代表者	荒木武昭京都大学, 理学研究科, 准教授 (20332596)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード	高分子電解質 / コンフォメーション変化 / 混合溶媒 / 臨界カシミール力 / 相分離 / レオロジー
研究成果の概要	水／エタノールのような混合液体中の高分子電解質の振る舞いを、メゾスコピック描像に基づく数値シミュレーションによって調べた。多くの先行研究では混合溶媒の組成比は空間に依らず均一であると扱われてきたが、本研究によって高分子の近傍で溶媒が不均一になり、それが高分子のコンフォメーション・凝集・相分離に大きく影響することが分かった。また、高分子溶液の相分離初期過程における高分子鎖の絡み合いの影響、せん断変形に対する混合溶媒中の高分子溶液の力学物性について調べた。
自由記述の分野	ソフトマター物理
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究は混合溶媒中の高分子電解質に対し、溶媒の濃度不均一性によって引き起こされる実効的な引力、およびその影響について取り組む世界で初めての研究である。タンパク質の構造形成、DNAのエタノール沈殿現象など、混合溶媒中の高分子電解質のコンフォメーション・凝集構造に関する研究は数多くあるが、これまでは溶媒は均一と仮定され、その影響は無視されてきた。本研究で得られた溶媒の不均一性に関する成果は将来、高分子・ソフトマター物理学のみならず、化学・生物学・遺伝子工学などの他分野にも有用な知見を与え、社会的にも大きな意味を持つことになると期待している。