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Structural analysis of polymer gel using partial deuteration contrast variation method

部分氘化对比变分法聚合物凝胶结构分析

基本信息

批准号：
20K05635
负责人：
高田慎一
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Japan Atomic Energy Agency
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05635/
关键词：
高分子ゲル中性子小角散乱 NIPA 小角中性子散乱 SANS

项目摘要

本研究では、高分子ゲルの「主鎖」及び「側鎖」の各部位が構築する構造を明らかにし、高分子ゲルの構造不均一性の発現メカニズム、体積相転移時の各部位の役割、さらに水分子と側鎖の相互作用などを解明することが目的である。令和４年度は、側鎖（イソプロピル基）を部分重水素化したN-イソプロピルアクリルアミド（NIPAd7）ゲルと、比較として、通常のH体のNIPAゲルを調製し、J-PARC物質・生命科学実験施設の小角・広角中性子散乱測定装置（BL15大観）を用いて、温度変化による高分子ゲルの構造解析を実施した。その結果、NIPAゲルはよく知られているように、転移温度（T=35℃）付近において、疎水性側鎖の凝集構造の影響により、低q領域の散乱強度が急激に増大し、散乱強度プロファイルから得られる相関長が転移温度付近で発散するような臨界点を示す挙動が観測された。一方、NIPAd7ゲルは、転移温度付近では散乱強度プロファイルに変化は見られず、さらに温度を上昇させると、42℃付近において散乱強度の増大が見られたが、散乱長の臨界点的な挙動は見られなかった。本測定では、溶媒に重水を用いることで、NIPAゲルは系全体（主鎖と側鎖）、NIPAd7ゲルは溶媒と重水素化側鎖の散乱長密度が近くなることから、主鎖部分の挙動を反映した結果が得られている。このことから、両ゲルの散乱強度プロファイルの温度変化は、側鎖と主鎖の挙動の変化を示しており、臨界点付近において、相関長の発散が観測される挙動は、側鎖の凝集構造の影響を強く反映していることが示唆された。

This study is aimed at clarifying the structural structure of polymer molecules, the structural heterogeneity of polymer molecules, the structural structure of polymer molecules, and the structural structure of polymer molecules. In 2005 and 2004, the NIPAd7 was used to analyze the structure of polymer molecules in the context of temperature change, and the modulation of NIPAd7 in general H molecules, J-PARC substances, and the small angle and angle dispersion measurement device (BL15) used in life science research. The results show that NIPA can be used to measure the dispersion intensity in the low q region, the dispersion intensity increases rapidly, the correlation length increases, the shift temperature increases, the dispersion critical point increases, and the dispersion critical point increases. In one case, NIPAd7 is close to the temperature, and the scattered intensity is close to the temperature. The scattered intensity is close to 42℃. The scattered intensity is close to 42℃. The results of this determination are as follows: 1. NIPA is the whole system (main lock and side lock); 2. NIPAd is the scattered length density of solvent and heavy water side lock; 3. The main lock part is the movement reflection. The temperature variation of the scattering intensity of the side lock and the main lock is reflected by the temperature variation of the side lock and the main lock, the critical point is close to the critical point, the correlation length is scattered, and the influence of the aggregation structure of the side lock is strongly reflected.