赤外分光法とケモメトリックス法による薄膜中の有機分子集合機構の解析

利用红外光谱和化学计量学方法分析薄膜中有机分子的组装机制

• 批准号: 06J00589
• 负责人: 角田 洋幸
• 金额: $ 1.66万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J00589/
• 关键词: 赤外分光法; 近赤外分光法; 高分子水溶液; UCST; 直鎖ポリエチレンイミン; 高分子薄膜; 分子配向; 多角入射分解分光法; ポリエチレンイミン; ディップ法; Davydov分裂; 熱相転移; 上限臨界溶解温度; 水溶性高分子; ケモメトリックス

直鎖ポリエチレンイミン(LPEI,[-CH_2CH_2NH-]_n)は,約60℃以上では水に溶解するが,その水溶液を冷却すると約40℃を境にゲル状相分離して水に不溶になる.この現象は,Jinらが論文として初めて報告した.しかし,水溶液系でのLPEI鎖の凝集構造の温度依存性や,分子(LPEIや水分子)間の相互作用の詳細はよくわかっていなかった.そこで,本研究では,水溶系でLPEIが示す相分離環象の機構解明のため,温度変化に伴う水中のLPEIの分子構造を赤外および近赤外分光法により解析した.室温でゲル状態のLPEI試料中では,2水和体結晶構造が形成されていることが,Jjnらにより報告されている.そこで,同様のLPEI試料の赤外および近赤外スペクトルを測定したところ,CH_2逆対称伸縮振動(v_aCH_2)およびNH伸縮振動・vCH_2の倍音(各々2vNH・2vCH_2)バンドが各々2912および6409・5788cm^<-1>に現れた.さらに,このゲルを加熱すると,上記のv_aCH_2・2vNH・2vCH_2バンドの強度が小さくなり,70℃以上でほぼ完全に消失した.一方,これらのバンドと入れ替わるように,新たにv_aCH_2・2vNH・2vCH_2バンドが各々2925・6464・5817cm^<-1>に現れた.70℃以上で現れた赤外・近赤外領域のバンドは,室温のものに比べてブロードであり,また,v_aCH_2・2vCH_2バンドは室温のものより高波数側にシフト(各々13・29cm^<-1>)していた.これは,LPEI鎖の購造が70℃以上で無秩序になっていることを示唆する.ここで,水溶液中で無秩序構造を持つLPEI鎖と水分子の相互作用の詳細を検討するために,水溶液と乾燥状態で融解させた試料(非晶に対応)の赤外・近赤外スペクトルを比較した.すると,水溶液でのv_aCH_2・2vCH_2バンドの波数は,乾燥状態で非晶状態にあるものより各々41・77cm^<-1>も高かった.この高波数シフトは,CH_2基に隣接するMH基が水分子と水素結合することによる効果だと考えると,合理的に解釈できた.以上のことから,LPEI試料が加熱によりゲルから水溶液となる過程で,試料中のLPEI鎖が水分子と常に水素結合した状態のまま,2水和結晶構造から無秩序構造へと変化することがわかった.

Straight locks ポ リ エ チ レ ン イ ミ ン (LPEI, [CH_2CH_2NH -] _n) は, about 60 ℃ above で す は に water dissolved る が, そ の aqueous を cooling す る と about 40 ℃ を condition に ゲ ル shape phase separation し て に water insoluble に な る. こ は の phenomenon, Jin ら が paper と し て early め て report し た. し か し, aqueous solution is で の LPEI lock の aggregation structure の temperature dependence や, molecules (LPEI や water molecules) の interaction between の detailed は よ く わ か っ て い な か っ た. そ こ で, this study で は, department of water soluble で LPEI が す in separate ring like の agencies interpret の た め, temperature variations change に with う water の LPEI の molecular structure を red outside お よ び nearly bare outside spectrometry に よ Youdaoplaceholder0 analysis of た. In the state of room temperature で ゲ ル の LPEI sample で は, 2 crystal structure が water and body formation さ れ て い る こ と が, Jjn ら に よ り report さ れ て い る. そ こ で, with others in の LPEI sample の red outside お よ び nearly bare outside ス ペ ク ト ル を determination し た と こ ろ, CH_2 inverse said seaborne stretching vibration (v_aCH_2) お よ び NH stretching vibration, v CH_2 の overtone (VNH 々 2 · 2 vch_2) バ ン ド が 々 each 2912 お よ び 6409 · 5788 cm ^ < 1 > に now れ た. さ ら に, こ の ゲ ル を heating す る と, written の VNH v_aCH_2 · 2 · 2 vch_2 バ ン ド の strength が small さ く な り, above 70 ℃ で ほ ぼ に disappear し completely Youdaoplaceholder0. Side, こ れ ら の バ ン ド と into れ for わ る よ う に, new た に VNH v_aCH_2 · 2 · 2 vch_2 バ ン ド が 々 each 2925, 6464, 5817 cm ^ < 1 > に now れ た. Above 70 ℃ で now れ た red outside, nearly bare areas outside の バ ン ド は, room temperature の も の に than べ て ブ ロ ー ド で あ り, ま た, v_a CH_2 · 2 vch_2 バ ン ド は room-temperature の も の よ り takanami several side に シ フ ト (each 々 13, 29 cm ^ < - > 1) し て い た. こ れ は, LPEI lock の purchase made more than 70 ℃ が で chaotic に な っ て い る こ と を in stopping す る. こ こ で, を で no order structure in aqueous solution つ LPEI lock と interaction between water molecules の の accurately Beg す fine を 検 る た め に, aqueous と dry state で melting さ せ た sample (amorphous に 応) seaborne の red outside, nearly bare outside ス ペ ク ト ル を compare し た. す る と, aqueous で の v_aCH_2 · 2 vch_2 バ ン ド の wavenumber は, dry state で amorphous state に あ る も の よ り each 々 41, 77 cm ^ < 1 > high も か っ た. こ の Takanami number シ フ ト は, CH_2 に 隣 meet す る MH base と が water molecules of water element combination す る こ と に よ る unseen fruit だ と exam え る と, reasonable に solution 釈 で き た. Above の こ と か ら, LPEI sample が heating に よ り ゲ ル か ら aqueous と な で る process, in the sample の LPEI と often に water element combination lock が water molecules し た state の ま ま, 2 water, and crystal structure か ら chaotic structure へ と variations change す る こ と が わ か っ た.

项目成果

示差走査熱量・X線回折同時測定による直鎖ポリエチレンイミン膜の相変化過程の解析

差示扫描量热法和X射线衍射同时测量线性聚乙烯亚胺薄膜的相变过程分析

• 发表时间: 2008
• 作者: 角田洋幸;岡田哲男;大塚誠;長谷川健
• 通讯作者: 長谷川健

Study of Molecular Aggregation of Artificial Amyloid in a Langmuir Monolayer by Infrared Spectroscopy

红外光谱研究 Langmuir 单层人工淀粉样蛋白的分子聚集

• 发表时间: 2008
• 期刊: The Journal of Physical Chemistry B 112
• 作者: Takeshi Hasegawa;Yoshiko Sato;Hiroyuki Kakuda;Chanqing Li;Jholly Orbulescu;Roger M. Leblanc
• 通讯作者: Roger M. Leblanc

Multivariate analysis of DSC-XRD simultaneous measurement data: a study of multistage crystalline structure changes in a linear poly(ethylene imine) thin film

• DOI: 10.1007/s00216-008-2341-0
• 发表时间: 2009-01-01
• 期刊: ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY
• 影响因子: 4.3
• 作者: Kakuda, Hiroyuki;Okada, Tetsuo;Hasegawa, Takeshi
• 通讯作者: Hasegawa, Takeshi

直鎖ポリエチレンイミンの上限臨界溶解温度型水溶機構の赤外分光法による解析

红外光谱分析线性聚乙烯亚胺的上临界溶解度温度型水溶性机理

• 发表时间: 2007
• 作者: ○角田 洋幸;長谷川 健;岡田 哲男;須田 将文;高山 幸三;大塚 誠;高橋 大輔;和泉 剛
• 通讯作者: 和泉 剛

直鎖ポリエチレンイミン水溶液の相分離機構の近赤外分光法による解析

近红外光谱分析线性聚乙烯亚胺水溶液的相分离机理

• 发表时间: 2008
• 作者: 角田洋幸;岡田哲男;勝本之晶;長谷川健
• 通讯作者: 長谷川健