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高分子ゲル中における水の構造評価

Water structure in a hydrogel

関根 由莉奈; 深澤 裕; Songxue, C.*; Chakoumakos, B.*; Fernandez-Baca, J. A.*

Sekine, Yurina; Fukazawa, Hiroshi; Songxue, C.*; Chakoumakos, B.*; Fernandez-Baca, J. A.*

高分子ゲルに存在する水は、界面における他の分子との相互作用やその空間的制限からバルク水とは異なる構造や性質を示す。例えば、それらの水は熱的性質により自由水,中間水,束縛水の3種類に区別される。ゲル中に存在する水の状態は材料の性質や生体機能と密接に関係するためその物性を調べることは重要である。本研究では、Poly-N,N-Dimethylacrylamide (PDMAA)ゲルにおける水の物性を明らかにすることを目的として10-300Kの温度領域における中性子回折スペクトルの変化を観察した。273K-300KにおいてはD$$_{2}$$Oの回折パターンにも見られるブロードなバンドが観察された。このバンドの半値幅はD$$_{2}$$Oと比べて大きく、ピーク位置は低角側へシフトしていた。この結果は、PDMAAゲル中の水分子はバルクの状態に比べて水分子間の距離が長く不均一であることを示す。10-260Kでは、ブロードなバンドは消失して20-30$$^{circ}$$において氷に特徴的なピークが観察された。この結果は、10-260Kの温度領域においてゲル中に氷が形成したことを示す。本発表では、得られた中性子回折パターンより明らかとなったゲル中の水及び氷の構造について詳しく述べる。

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