Dynamic structure factor for random copolymers investigated by neutron spin echo

中性子スピンエコー法で観測したランダムコポリマーの動的構造因子

遠藤 仁; 高野 敦志*

Endo, Hitoshi; Takano, Atsushi*

高分子のダイナミクスを研究するうえでは、数オングストロームからサブミクロン程度の広い空間における、1ナノ秒からサブマイクロ秒程度までの広い時間領域を測定できる実験手法が必要である。中性子スピンエコー法は、この必要とされる時空間領域を比較的容易に測定範囲に収める。さらに中性子の散乱能が重水素と軽水素とで大きく異なることを利用する重水素標識法を利用することで、中性子散乱は高分子の物性研究において、例えば溶融体中での高分子の形態や緩和挙動の検証等、動的静的両面からの分子論的直接検証に関して大きな貢献を果たしてきた。本研究においては、重水素化モノマーと軽水素化モノマーがランダムに重合した高分子とすべて軽水素からなる高分子の動的構造因子を中性子スピンエコー法を用いてそれぞれ精密に測定し、両高分子からのシグナルの比較を行い、実測される差を評価することで現時点の日本における中性子スピンエコー装置の測定精度を検証した。また、ランダムコポリマーの動的構造因子を理論的に導出し、実験結果との比較も併せて行った。

To study dynamics of polymers on the molecular level, it is necessary to perform experiments in the wide spatiotemporal scale. Neutron spin echo (NSE) technique allows us to access the time scale from sub-nanosecond to sub-microsecond with the length scale from sub-nanometer to sub-micrometer with relatively little efforts. Another important feature of the neutron scattering is deuterium labeling, i.e., with neutrons as probe, contrast variation techniques based on hydrogen/deuterium replacement can be used to modify the visibility of different component in the system. In this study, the dynamic structure factors of a linear random block copolymer with deuterated and protonated monomers were measured by NSE quantitatively, and were compared with those of the fully protonated polymer with the same polymerization degree. The observed dynamic structure factors have confirmed the high measurement accuracy of the NSE spectrometer in Japan.