| 研究実績の概要 |
本研究は、結晶構造の異なるセルロースの膨潤・溶解の機構を分子シミュレーションにより検討し、膨潤・溶解の制御の基礎知見を得ることによりセルロースのバイオリファイナリーへの応用に寄与することを目指すものである。セルロースは原料・エネルギー源としての期待が高いが、難溶解性であることが利用に向けての最大の問題点である。本研究では分子シミュレーションを用いて実験のみでは困難なセルロースの膨潤・溶解機構を解明を分子レベルで明らかにすることを目的としている。
昨年度の平成２６年度研究計画では、セルロースの４種の結晶形（Ｉ,II, III,IV型結晶）の膨潤・溶解挙動に関して分子シミュレーションによる再現が可能かどうかの基礎検討を行ない、シミュレーションが実験の挙動を良く再現することを明らかにした。本年度は、その挙動の解明をさらに進めるため、温度・圧力を室温・定圧から超臨界状態まで変化させて、さらに詳しく結晶の膨潤・溶解の過程を追跡すると同時に、結晶状態におけるセルロース鎖間の相互作用についても詳細に検討した。その結果、セルロースI,II型においていまだ明らかにされていない水素結合の様式について、量子化学計算により、詳細な検討を行うことができた。さらに、セルロースIII型については、結晶の加熱による構造と相互作用の変化について平面波基底を用いた量子化学計算により明らかにすることができた。この成果は論文としてまとめ、この分野の主要雑誌である“Carbohydrate Research”誌に掲載された。
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