Investigation of visualization of intermolecular hydrogen bonding of linear polymers in the crystal state

晶态线性聚合物分子间氢键可视化研究

• 批准号: 22K05217
• 负责人: 佐々木 園
• 金额: $ 1.33万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05217/
• 关键词: 高分子結晶; 電子密度分布マップ; 最大エントロピー法(MEM); 放射光粉末X線回折データ; パラクリスタル格子乱れ; 線状高分子; 結晶構造; 電子密度分布; 分子間水素結合

本研究は、大型放射光施設SPrig-8の高輝度X線を利用して収集した高SN比の粉末X線回折データと情報理論に基づく期待値の推定法であるマキシマムエントロピー法（MEM）を応用して、高分子（ポリマー）結晶の電子密度分布を3次元で可視化し、通常の結晶構造解析では不明瞭な結晶構造の乱れと非共有結合性分子鎖間相互作用（分子鎖間水素結合）を可視化可能な精密構造解析法を新たに確立することを目的とする。2022年度は、最も単純な1次構造を有する線状高分子である高密度ポリエチレン(HDPE)の粉末回折データを用いた構造解析法を再検討した。HDPEの粉末回折プロファイルと2次元回折パターンは、SPring-8の理研ビームラインで計測した。回折強度プロファイルについて、最初に結晶成分と非晶成分にピーク分離した後、結晶由来のBragg反射について直方晶系で指数付けを行なった。hkl反射ピークの位置からd-spacingを求め、格子定数a,b,cを決定した。hkl反射の観測強度Iobs(hkl)と上記の格子定数を用いて、既知の直方晶構造モデルを初期構造としてSHELEXで結晶構造を精密化した。精密化後の計算結晶構造因子Fcal(hkl)の位相角Φcal(hkl)を使って、Iobs(hkl)から求めた観測結晶構造因子Fobs(hkl)の実数項と虚数項を計算した。一連の反射のFobs(hkl)の実数項と虚数項を用いてMEM解析を行い、それらの最適解として3次元電子密度分布マップを得た。一方、試料に含まれる結晶の配向性を2次元回折パターンで評価した。結晶由来のDebye-Scherrerリングの強度を調べたところ、方位角に対する強度変化が小さかった。このことから、本研究で用いた試料に含まれる結晶はランダム配向（無配向）状態であることを確認した。

In this study, large-scale radioluminescence SPrig-8 high-intensity X-ray photoelectron microscopy is used to analyze the X-ray strength of the powder with high SN ratio. It is based on the expectation that the electron density distribution of the crystals of high molecular weight and high molecular weight (MEM) can be reduced by three-dimensional method. In general, it is possible to analyze the non-common binding molecular interactions (intermolecular water interactions) by means of crystal analysis and analysis of unknown results. In the year 2022, the most recent production of high molecular weight (HDPE), high density polymer, high density polymer, powder refolding, high density polymer, high density, high density, high HDPE powder refolding, powder refolding, powder refolding After the initial crystallization of the amorphous composition and the separation of the amorphous composition, the origin of the crystal, the Bragg reflection index, the histogram index, and so on. Hkl reflects the location of the d-spacing to determine the location of the grid and the lattice number of the grid to determine the location of the grid. Hkl reflectance intensity Iobs (hkl) is used to determine the lattice size of the lattice. The known square crystal is used to fabricate the crystal in the initial stage. The SHELEX crystal is used to make the precision device. After precision, the crystal formation factor Fcal (hkl) phase angle Φ cal (hkl) is calculated so that the crystal formation factor Fobs (hkl) is calculated by Iobs (hkl) method. A reflection Fobs (hkl) is used to analyze several imaginary items using the MEM analysis line, and the most efficient solution for the 3-dimensional electron density distribution is effective. One side, the material contains the mechanical properties of the crystal, the orientation of the two-dimensional back-fold, the temperature and the temperature. The results show that the strength of the Debye-Scherrer is much stronger than that of the azimuth, and the strength of the azimuth is smaller. In this study, we use the data to confirm the status of the alignment (unmatched).

项目成果

Investigation of Electron Density Distribution Imaging of Paracrystal Structure of Polymers

聚合物副晶结构的电子密度分布成像研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Toan Van Nguyen;Toshiteru Nagata;Kosei Noso;Kenshiro Kaji;Hiroyasu Masunaga;Taiki Hoshino;Takaaki Hikima;Shinichi Sakurai;Kenta Yamamoto;Yuta Miura;Takashi Aoki;Hideki Yamane;and Sono Sasaki*;SONO SASAKI
• 通讯作者: SONO SASAKI

Comparison between Ultrathin Films and the Bulk of Microbial Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) with Regard to Their Melt-Isothermal Crystallization Kinetics

• DOI: 10.1021/acs.macromol.2c00389
• 发表时间: 2022-07
• 期刊: Macromolecules
• 影响因子: 5.5
• 作者: T. V. Nguyen;Toshiteru Nagata;Kosei Noso;Kenshiro Kaji;H. Masunaga;T. Hoshino;S. Sakurai;S. Sasaki