2013 Fiscal Year Annual Research Report
温度勾配を外場とする高分子の不可逆的分子拡散の解析
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24350122
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
喜多 理王 東海大学, 理学部, 准教授 (90322700)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
八木原 晋 東海大学, 理学部, 教授 (40191093)
新屋敷 直木 東海大学, 理学部, 教授 (00266363)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 高分子 / 熱力学 / 非平衡 / ソレー効果 / 分子ダイナミクス / 温度勾配 / レーザ計測 / 溶液物性 |
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| Research Abstract |
本研究は熱拡散型強制レイリー散乱法（TDFRS法）を用いて、熱的に非平衡な状態にて顕在化する高分子の輸送現象（分子拡散と構造形成現象）を調べる。すなわち（１）高分子溶液に外場として安定な温度勾配を与え、熱平衡状態から離れた条件にて起こる濃度勾配形成現象（ルードヴィッヒ・ソレー効果）のデータ取得を行い、（２）このような構造形成現象を支配する主な因子である物質流やエネルギー流、そして分子レベルでの相互作用が果たす役割の詳細を解析する。さらに（３）これまで申請者によって見出された異常なルードヴィッヒ・ソレー効果（負のソレー係数）の分子論的メカニズムの解明を目指す。この一連の研究により、非平衡熱力学分野に実験データを提供することに加え、高分子物理学や非平衡熱力学の発展に寄与することを目的としている。
初年度および2年目には、多類の水溶液を用いた測定によりデータ取得を実施し、温度勾配を駆動力とする分子の輸送係数が、溶質の分子量や分子サイズによらず符号反転温度からの距離のみに依存することが明らかになった。ここで用いたすべての試料は、最小構成単位がグルコースであることから、輸送係数の決定因子はこれまで知られていた分子量や分子サイズだけではなく、グルコースと水分子との分子レベルでの相互作用に強く依存することが分かった。一方、界面活性剤や絵一連グリコールを用いたシステマティックな測定を実施し糖類で得られた結果とひかくすることにより、水酸基と水分子との相互作用や分子サイズをパラメータとする解析により、疎水性相互作用の果たす役割についても解釈が可能となる一連のデータおよび成果が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画していた物質を用いたデータ取得が順調に進んでおり、これを基に現象を理解するための解析と解釈を検討中である。非平衡状態（定常的な温度勾配を作用させる）および水系サンプルという、レーザを用いた測定としては実験的な困難さをがあるテーマであることを鑑みてもデータが取得が計画通りにきているためにおおむね順調と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2年目までは順調に推移しているので大きなな計画変更は予定していないが、この2年間で得られた知見をさらに発展させるために、サンプル選びや実験条件などは十分に検討しながら進める予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
4年事業のうち2年目ということで、大きな赤字を出さないようにという注意のもとで資金を使用してきた。繰り越せるという資金ということで、無理にゼロ円にせず、少額ではあるが3年目に消耗品費として使用予定である。
少額のため消耗品費（実験サンプル）として使用する。
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