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高圧条件下における混合溶媒系の臨界普遍性と隠れた長距離相互作用の解明

阐明高压条件下混合溶剂系统的关键普遍性和隐藏的长程相互作用

基本信息

批准号：
21K03494
负责人：
貞包浩一朗
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Doshisha University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、4000気圧の高圧条件下におけるソフトマター（有機溶媒を含む混合溶液系）の基礎的な物性解明を目指している。その中で2022年度は、以下の研究計画を遂行した。(i)高圧環境下での溶液構造を観察するための光散乱システムの構築：「竹田理化株式会社」「株式会社テクメイション」の2社が設計・製作した高圧セル内部にレーザー光（波長532nm、強度500mW）を透過させ、内部の試料の状態を反映した信号（透過光）を検出するためのセットアップを作成した。この状態で、高圧セルの内部を3000気圧まで安定に保つことができることも確認した。(ii)大気圧下での光散乱実験：(i)の研究計画の最中（2022年10月頃）に、高圧セルに圧力を送り込むためのポンプが故障し、修理に半年以上を要することが判明した。そのため、高圧環境下での光散乱実験を中断し、大気圧下のみでの光散乱実験を行った。まず、166kbpの長鎖DNA（T4 DNA）に多価イオン（スペルミジン）を添加した溶液を測定したところ、温度変化に伴い構造相転移（coil/globule転移）を起こすことが光散乱データから確認できた。次に、3-メチルピリジンなどの有機溶媒水溶液にイオンを添加した溶液では、温度変化に伴い相分離を起こすことが確認できた。(iii)高圧環境下における小角中性子散乱実験：2022年度に引き続き、日本原子力研究開発機構（茨城県東海村）の小角中性子散乱装置（SANS-U）に高圧セルのシステムを組み込み、高圧環境下におけるソフトマターのナノ構造の解明を進めた。試料として、特にタンパク質を溶解させた溶液を用いた。実験の結果、大気圧から1500気圧までの圧力環境ではタンパク質の形状を正しく測定できることが確認できた。

This study aims to clarify the basic physical properties of organic solvents and mixed solutions under high pressure conditions at 4000 ° C. In 2022, the following research projects were carried out. (i)Construction of optical scattering system for solution structure observation under high pressure environment: Design and production of optical scattering system for internal high-pressure solution (wavelength 532nm, intensity 500mW), reflection of internal sample state, signal detection (transmitted light), etc. by Takeda Sansei Co., Ltd. This status, high voltage, internal 3000 pressure, stability, security, security. (ii)Light Scattering under High Pressure: (i) Identification of failures and repairs required for more than half a year at the end of the study plan (October 2022) Light scattering under high pressure environment is interrupted, light scattering under high pressure environment is performed. 166kbp long chain DNA (T4 DNA) is added to the solution to determine the temperature and structural phase shift. The second phase of the organic solvent solution is confirmed by the addition of the solvent and the temperature change. (iii)Small angle dispersion under high pressure environment: 2022 introduction, Japan Atomic Energy Research and Development Agency (Ibaraki Tokai Village) small angle dispersion device (SANS-U) for high pressure environment system configuration, high pressure environment for the solution of soft structure. The sample was dissolved in a special solvent. The result of the test is that the pressure environment is from 1500 to 1500, and the shape of the sample is determined correctly.