水素結合液体や生体分子水溶液が示すマクロな緩和現象とミクロな素過程の相関解明

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本研究は、分光・散乱法を駆使し、水素結合液体や生体分子水溶液が示すマクロな緩和現象とミクロな素過程の相関解明を最大の目的とし、同時に、相挙動などのマクロ物性と微細構造のかかわりについての解明にも取り組み、以下の成果をあげた。(1)温度応答性高分子poly(N-isopropylacrylamide) [pNIPAm]の水溶液が示す臨界現象に関して、(i)コイル状高分子によって生じる相関長の発散挙動と脱水和が連動していること、(ii)高分子鎖内の原子間距離分布の第一極大に相当するピークよりも低散乱ベクトル側に現れるpNIPAmに特有の干渉性のピークがpNIPAmのグロビュール状態に固有の密度揺らぎに由来すること及び、(iii)一相領域においてもミクログロビュールが形成されていることを見出した。また、相転移を支配する微視的な秩序変数となり得るミクログロビュールの局所数密度を同定した。(2)ジアルキルジメチルアンモニウム塩(2HT)が水中で形成するラメラゲルに対して無機塩の添加によって誘起される劇的な流動性変化の機構に関して、(i)微量の無機塩添加によって、αゲル-多重層ベシクル転移が起こること、(ii)分極解消効果によって多量の水分子がバルクとしての性質を失っていること、(iii)膜間に働く相互作用は、隣接する揺らいだ膜間に働く立体反発相互作用と電気二重層間に生じる反発相互作用に加えて、対イオンが存在することによって生じる、中長距離の親和的相互作用が働いている可能性が示唆されていることを明らかにした。以上の成果はそれぞれ国際的な学術誌に発表した。加えて(3)水素結合液体の1価アルコール群の誘電・Ramanスペクトルの対応関係を定量化する為の理論的検討と(4)共貧溶媒性を示す温度応答性高分子の溶媒和機構の解明を目指した誘電スペクトルの分析を行い、論文投稿へ向けて準備を進めている。