単一微粒子計測法による細孔内物質移動とクロマトグラフィーによる分離過程の解明

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K05107
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分34020:分析化学関連
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 中谷 清治 筑波大学, 数理物質系, 教授 (00250415)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 細孔内拡散 / 吸脱着 / シリカゲル / ODSシリカゲル / 顕微分光法 / クロマトグラフィー

研究成果の概要

単一粒子捕捉法と顕微分析法を組み合わせた手法等を用いて，クロマトグラフィーの分離に関係する有機溶媒-水混合溶媒系での低分子のODSシリカゲル内細孔内拡散，高分子のシリカゲル細孔内拡散過程を明らかにした。アセトニトリル-水混合溶媒系でのクマリン102では，細孔内拡散は表面拡散が，1-ブタノール-水混合溶媒系では，ポア拡散と表面拡散の両方が重要であることを明らかにした。生体高分子ミオグロビンが単一シリカゲル粒子内物質移動する過程では細孔壁での吸脱着速度は非常に遅く，これを考慮したポア-表面拡散モデルでシミュレーションできることを明らかにした。

自由記述の分野

分析化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

微粒子細孔内物質移動は，クロマトグラフィーやドラッグデリバリーシステム，触媒などに関係し，その速度論的機構解明はこれらシステム・材料開発に不可欠である。本研究では，特にクロマトグラフィーで用いられる粒子，測定条件での細孔内物質移動を直接測定できるようになり，低分子と高分子の物質移動の違いについて明らかにした。本結果と研究手法は，分析化学，界面化学，材料化学の分野の研究に有用な知見を与えたものと考えられる。