2017 Fiscal Year Research-status Report
High-Resolution In-situ AFM Observation of Polymer Crystallization
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17K19147
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
熊木 治郎 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 教授 (00500290)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| Keywords | 高分子構造・物性 / 走査プローブ顕微鏡（AFM） / 表面・界面物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高分子の結晶化過程については、現在でも不明な点が多い。もし、結晶化過程を分子鎖レベルで直接観察することができれば、結晶化過程について極めて有用な知見が得られるものと期待される。本研究では、isotactic poly(methyl methacrylate)(it-PMMA)の非晶単分子膜を高湿度下で結晶化させ、その過程を原子間力顕微鏡（AFM）を用いて、分子鎖レベルで直接実時間観察することに挑戦する。本年度は、結晶化挙動を把握するため、結晶化速度の単分子膜積層時の表面圧、および観察時の湿度依存性について検討を行い、(1)結晶化速度が、単分子膜積層時の表面圧が高いほど、観察時の湿度が高いほど、速くなること、(2)その速度が再現性良く、制御可能であることがわかった。また、結晶化挙動を (1)非晶単分子膜の状態からと（均一核形成）、(2)非晶単分子膜を予め高湿度下で一部結晶化させた後から（不均一核生成）、の２つの状態でそれぞれ評価し、核生成速度、結晶化速度を定量的に評価した。さらに、その条件をもとに、結晶化過程を分子鎖レベルで高分解能観察することにも成功し、ラメラの成長が均一な速度ではなく、ブロック的に進む傾向にあること、ラメラ内で分子鎖が共同的に分子運動し、ラメラが大きく変形する挙動が見られること、さらに、非晶状態からの核生成を分子鎖レベルで観察できることを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
高分子の結晶化速度の表面圧依存性、湿度依存性を明確に把握でき、また結晶化を再現性よく、制御できることを明らかにし、結晶化過程を分子鎖レベルで検討するための基礎データを得たこと。さらに、実際にそこから得られた条件を用いて、結晶化過程を実際に分子鎖レベルで観察することに成功したこと。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、高分解能で結晶化過程を分子鎖レベルで観察することに成功しているが、今後、表面圧、湿度依存性等の条件を変化させて、結晶化過程がどのように変化するか詳細なデータをとり、結晶化過程の全体像を明らかにする。また、特に結晶化の遅い条件で検討を行い、折りたたみ鎖結晶の分子鎖が折りたたまれる様子をさらに詳細に検討することに取り組む。
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| Causes of Carryover |
一部の物品の年度内納品が遅れたため、若干の残額が生じた。
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| Remarks |
アウトリーチ活動 (1)出前授業（参加者：50名）、青森県立青森南高等学校、2017年9月8日, (2)山形県立米沢東高等学校研究室見学（参加者：17名）、山形大学熊木研究室、2017年10月17日.
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