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光及び中性子散乱法を用いた高分子水溶液高圧物性の時空間解析

使用光和中子散射方法对聚合物水溶液的高压物理性质进行时空分析

基本信息

批准号：
07J04468
负责人：
大坂昇
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

本申請者は昨年度において小角中性子散乱法を用いて高分子の高次構造へ与える圧力効果を研究し、相分離に重要な働きをする疎水性相互作用が高圧下で低下することを明らかにした。また、タンパク質であるβ-ラクトグロブリンへの圧力効果を調べることで、疎水性相互作用が低下する変化が高圧下で普遍性に見られる現象である可能性を示した。本年度は、高分子水溶液への圧力効果をミクロな観点から理解するために、中性子準弾性散乱法を用いて水和水のダイナミクスの測定を行った。用いた高分子は温度、圧力誘起相分離を示すpoly(N-isopropylacrylamide)(PNIPA)である。まず、大気圧下において昇温による水和水のダイナミクスの変化を調べた。低温、相溶状態においては水分子は高分子と水素結合を形成しており、バルク水と比べて小さい拡散係数の値を示す。また、相分離温度においては水和水は脱離するため、水和水の拡散係数は急激に上昇する。一方、高圧下においては低圧下と同様に相分離温度に応答した拡散係数の上昇を示す。しかし、この拡散係数の温度変化は大気圧下の変化と比べて連続的になっており、この傾向は高圧下になるほど顕著である。中性子準弾性散乱法においては、溶媒中の重水素分率を調整することで高分子の振動モードを検出することが可能である。それによると、高分子の振動モードも水和水の変化に対応して、高圧下においては転移が連続的になることが明らかにされた。また、高圧下における水和水の緩慢な変化は水素結合の低下を意味しており、この変化が高圧下において疎水性相互作用が低下することの起源であることが実験的に示された。

The present applicant has studied the effects of higher-order structure and high-pressure force on polymer by using the small-angle dispersion method in the past year, and has made it clear that the water-borne interaction is important for phase separation and low-pressure. The possibility of a phenomenon such as a decrease in water interaction and a universality of the phenomenon under high pressure is shown. This year, the pressure of polymer aqueous solution is measured by the method of dispersion of water and water. Polymeric N-isopropylacrylamide (PNIPA) is used to induce phase separation due to temperature and pressure. The temperature of water and water under high pressure is adjusted. Low temperature, soluble state of water molecules and polymer water element combination formation, water and small ratio of dispersion coefficient The phase separation temperature of water and water increases rapidly. A high pressure medium and a low pressure medium show an increase in the dispersion coefficient. The temperature variation of the dispersion coefficient varies from high pressure to low pressure. In the case of neutral dispersion, it is possible to adjust the percentage of heavy water in the solvent. The vibration of the polymer and the change of the water under high pressure The slow transformation of water and water under high pressure means that the combination of water elements is low, and the transformation of water and water under high pressure means that the interaction between water and water is low.