温度応答型相分離のダイナミクスを予測する新規モデルの構築

构建预测温度响应相分离动力学的新模型

• 批准号: 14J02533
• 负责人: 多田 貴則
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J02533/
• 关键词: 立体規則性; 凝集律速; 分子内水素結合; 物理ゲル; 温度応答性高分子; レーザー温度ジャンプ法; 単一分子蛍光イメージング法; 相分離ダイナミクス; 溶液構造; ステレオブロック

(1)相分離速度の濃度・分子量依存性：相分離速度は分子量によらず濃度増加に伴い速くなり、ある臨界濃度以上で一定値に収束した。分子量75,000～93,000の領域においては、分子量の増加に伴い相分離速度は遅くなるが、分子量28,000～75,000の領域においては分子量の増加につれて相分離速度が速くなった。すなわち、PNIPAM水溶液の相分離は分子量75,000程度で最速になることを見出した。(2)イソタクチックリッチPNIPAMの相分離ダイナミクス：meso二連子比46～55%（m = 46~55%）を有するPNIPAMを合成し、その相分離速度を比較した結果、高分子濃度によらずisotacticityの増加に伴い相分離が速くなり、最大で10倍以上も相分離が速くなることを明らかにした。isotactic-rich PNIPAM水溶液はLCST以下においてもマイクロメートルスケール以上の高分子ネットワークを形成することを単一分子蛍光イメージングにより確認し、この高分子ネットワークが凝集体の前駆体となって相分離を加速することを明らかにした。さらに、LCST以上においては高分子リッチドメインが成長し、高分子鎖の並進拡散運動が凍結した物理ゲルを形成することも見出した。(3)シンジオタクチックリッチPNIPAMの相分離ダイナミクス：racemo二連子比46～68%（r = 46~55%）を有するPNIPAMを合成し、その相分離挙動を比較した結果、r = 66%以上の試料はatactic PNIPAMよりも相分離を誘起するために大きな温度ジャンプが必要であった。さらに、r = 66%の試料はある濃度を境に大きく異なる値を示すことを明らかにした。動的光散乱法により粒径分布を調べたところ、高分子同士が重なり合う濃度とCcpが一致したことから、r = 66%以上の試料は相転移して収縮する際に分子内水素結合を形成しやすく、そのため疎水性が高くなり、高分子の拡散をほとんど経ずに凝集するような濃度においては相分離が速くなることを見出した

(1) phase separation speed の concentration, molecular weight dependence: phase separation speed は molecular weight に よ ら ず concentration rights に with い speed く な り, あ る で above a certain critical concentration numerical に 収 beam し た. Molecular weight of 75000 ~ 93000 の field に お い て は, molecular weight の raised に with い phase separation speed は 遅 く な る が, molecular weight 28000 ~ 75000 の に お い て は の molecular weight raised plus に つ れ て phase separation speed が speed く な っ た. Youdaoplaceholder0, PNIPAM aqueous solution <s:1> phase separation すなわち molecular weight 75,000 degree で fastest になる とを とを shows た た. (2) ソタ ソタ チッ リッチ リッチPNIPAM <s:1> phase separation ダ ナ ナ ス ス : Meso erlian child than 46 ~ 55% (m = 46 ~ 55%) を す る PNIPAM を synthetic し, そ の phase separation speed を compare し た results, the concentration of the polymer に よ ら ず isotacticity の raised に with requirement by separating the い が speed く な り up to 10 times, maximum で も phase separation が speed く な る こ と を Ming ら か に し た. isotactic-rich PNIPAM solution は below LCST に お い て も マ イ ク ロ メ ー ト ル ス ケ ー ル above の polymer ネ ッ ト ワ ー ク を form す る こ と を 単 molecular 蛍 light イ メ ー ジ ン グ に よ り confirm し, こ の polymer ネ ッ ト ワ ー ク が setting before the collective の 駆 body と な っ て phase separation を accelerate す る こ と を Ming ら か に し た. さ ら に, above LCST に お い て は polymer リ ッ チ ド メ イ ン が growth し, polymer lock の hand company, bulk movement が freeze し た physical ゲ ル を form す る こ と も shows し た. (3)シ タ ジ タ タ チッ リッチPNIPAM <s:1> phase separation ダ ナ ナ ダ ス ス : Racemo erlian child than 46 ~ 68% (r = 46 ~ 55%) を have す る PNIPAM を synthetic し, そ の phase separation 挙 dynamic を compare し た results, r = 66% の sample は atactic PNIPAM よ り も phase separation を induced す る た め に big き な temperature ジ ャ ン プ が necessary で あ っ た. さ ら に, r = 66% の sample は あ を る concentration condition に big き く different な る numerical を shown す こ と を Ming ら か に し た. Method of moving light scattered に よ り を adjustable diameter distribution べ た と こ ろ, polymer with が heavy な り close う concentration と Ccp が consistent し た こ と か ら, r = Move more than 66% の sample は phase planning し て 収 shrinkage す る interstate に molecules in the inland waters element combination を form し や す く, そ の た め 疎 high water-based が く な り, polymer の company, scattered を ほ と ん ど 経 ず に agglutination す る よ う な concentration に お い て は phase separation が speed く な る こ と を see out し た

项目成果

2種の感熱性 N-置換アクリルミド高分子の相分離ダイナミクスにおける水和構造の効果

水合结构对两种热敏性N-取代丙烯酰胺聚合物相分离动力学的影响

• 发表时间: 2015
• 作者: 多田貴則;喜多村曻;東海林竜也;坪井泰之
• 通讯作者: 坪井泰之

濃度によって顕著に変化するラセモリッチPNIPAM水溶液の相分離ダイナミクス

富含外消旋体的 PNIPAM 水溶液的相分离动力学随浓度发生显着变化

• 发表时间: 2014
• 作者: 多田貴則;平野朋広;右手浩一;喜多村曻;坪井泰之
• 通讯作者: 坪井泰之

過渡透過光計測法と単分子蛍光イメージング法でみる温度応答性高分子水溶液の相分離ダイナミクス

使用瞬态透射光测量和单分子荧光成像观察温度响应聚合物水溶液的相分离动力学

• 发表时间: 2015
• 作者: 多田 貴則;平野朋広;右手浩一;東海林 竜也;喜多村 昇;坪井 泰之
• 通讯作者: 坪井 泰之

A single molecule fluorescent study on phase separation mechanism of aqueous solutions of stereo-controlled thermos-responsive polymers

立体调控热响应聚合物水溶液相分离机理的单分子荧光研究

• 发表时间: 2015
• 作者: Takanori Tada;Yukiteru Katsumoto;Tomohiro Hirano;Koichi Ute; Noboru Kitamura;Tatsuya Shoji and Yasuyuki Tsuboi
• 通讯作者: Tatsuya Shoji and Yasuyuki Tsuboi

シンジオタクチックリッチPNIPAM水溶液の相分離ダイナミクス

富含间同立构PNIPAM水溶液的相分离动力学

• 发表时间: 2015
• 作者: 多田 貴則;若林 遼;東海林 竜也;喜多村 昇;坪井 泰之
• 通讯作者: 坪井 泰之