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論文

Nanoscopic structural investigation of physically cross-linked nanogels formed from self-associating polymers

関根 由莉奈; 遠藤 仁*; 岩瀬 裕希*; 竹田 茂生*; 向井 貞篤*; 深澤 裕; Littrell, K. C.*; 佐々木 善浩*; 秋吉 一成*

Journal of Physical Chemistry B, 120(46), p.11996 - 12002, 2016/11

 被引用回数:6 パーセンタイル:61.76(Chemistry, Physical)

コントラスト変調中性子小角散乱法を用いてコレステロール置換プルラン(CHP)が形成するナノゲルの内部微細構造の評価を行った。溶媒の重水分率の異なるCHPナノゲル水溶液の散乱強度を分離してCHPナノゲルを構成するプルラン、コレステロール、プルランーコレステロールのcross-termの部分散乱関数を求めて解析を行った。結果、プルラン鎖が形成するナノゲル骨格は半径8.1nmの大きさであった。また、CHPナノゲル内において、約3個のコレステロール分子から成る架橋点が19個形成され、フラクタル次元2.6で分布していることを明らかにした。また、架橋点と高分子鎖のcross-termを解析したところ、部分鎖の大きさは半径約1.7nmであった。以上の結果より、ナノゲルの内部微細構造を明らかにした。

論文

Small-angle neutron scattering study of specific interaction and coordination structure formed by mono-acetyl-substituted dibenzo-20-crown-6-ether and cesium ions

元川 竜平; 小林 徹; 遠藤 仁*; 池田 隆司; 矢板 毅; 鈴木 伸一; 成田 弘一*; 阿久津 和宏*; Heller, W. T.*

Journal of Nuclear Science and Technology, 53(8), p.1205 - 1211, 2016/08

 パーセンタイル:100(Nuclear Science & Technology)

This study uses small-angle neutron scattering (SANS) to elucidate the coordination structure of the complex of mono-acetyl substituted dibenzo-20-crown-6-ether (ace-DB20C6) with Cs. SANS profiles obtained for the complex of ace-DB20C6 and Cs (ace-DB20C6/Cs) in deuterated dimethyl sulfoxide indicated that Cs coordination resulted in a more compact structure than the free ace-DB20C6. The data were fit well with SANS profiles calculated using Debye function for scattering on an absolute scattering intensity scale. For this theoretical calculation of the scattering profiles, the coordination structure proposed based on a density functional theory calculation. Consequently, we conclude that the SANS analysis experimentally supports the proposed coordination structure of ace-DB20C6/Cs and suggests the following: (1) the complex of ace-DB20C6 and Cs is formed with an ace-DB20C6/Cs molar ratio of 1/1; (2) the two benzene rings of ace-DB20C6 fold around Cs above the center of the crown ether ring of ace-DB20C6.

口頭

中性子小角散乱データ3次元可視化ソフトウエアの開発

武田 全康; 鈴木 淳市*

no journal, , 

中性子小角散乱法は、試料内部に存在する約1nmから約10$$mu$$mに及ぶ広い空間スケールに渡る構造や構造揺らぎを非破壊的に観測することのできる優れた手法である。ところが、得られるのが逆格子空間の中での構造情報であるため、散乱実験に馴染みのない研究者に対しては、電子顕微鏡写真などの実空間構造情報を同時に示さないと直感的に分かり難い手法であることは否めない。これは、結晶回折データを見て結晶構造を想像するのは現実的には不可能であり、回折データから得られた結晶構造を実空間での結晶構造の図に変換して示すのと事情は同じである。我々は、ここ数年、中性子小角散乱測定で得られた2次元小角散乱パターンから、散乱体内部の平均構造を実空間像に変換するためのソフトウエアの開発を行ってきた。発表では、我々が最初の例として取り組んでいるNd-Fe-B焼結磁石の内部構造の可視化の現状とソフトウエアの概要について報告する。

口頭

Photonic crystals fabricated by block copolymerization-induced microphase separation

元川 竜平

no journal, , 

Block copolymers (BCPs), which spontaneously form periodic nanostructure by microphase separation, have attracted attention as materials for three-dimensional photonic crystals (3D-PCs). However, in conventional solution casting method, the molecular weights of BCPs for PCs are so large that structural relaxation on the microphase separation cannot be completed due to strong chain entanglements. Therefore, 3D-PC for visible wavelength has not been reported, whereas one-dimensional lamellar PCs for visible and near-infrared lights were fabricated using grafted and swollen BCPs. Here we overcome the difficulty by block-copolymerization-induced microphase separation. This method induces the microphase separation when molecular weights of the BCPs are small enough for the structural relaxation, and then enlarges the microphase-separated structure up to optical wavelength while maintaining the self-similarity. Our 3D-PCs have the reflection wavelength (Lm) up to 1000 nm with full width at half-maximum of 0.05Lm.

口頭

有機相中でつくられる凝集体の中性子小角散乱法による観察

元川 竜平

no journal, , 

抽出錯体溶液中では、錯体の濃度や溶液の温度に依存して複数の錯体が会合・凝集を起こすことがある。このような構造の一部は逆ミセルやエマルションとして知られているが、その詳細な構造や特性について明確な理解はされていないように思われる。溶媒抽出操作の際に頻繁に問題にされる有機相の相分離(第三相の生成)にもこれらの会合・凝集が関与していることが想像できるが、そのメカニズムは明らかにされているとは言い難い。これらの問題を解決するため、これまで我々は、中性子小角散乱(SANS)法, X線小角散乱法, 広域X線吸収微細構造(EXAFS)法, 理論計算を組み合わせることで、それらの溶液構造を明らかにする取り組みを行ってきた。本研究では、特に、有機相中で複数の抽出錯体や配位子によってつくられる凝集構造について、SANS測定を行った結果について紹介する。また、SANSデータを定量的に解析することで凝集体がどのような形状・大きさになるかを明らかにした上で、凝集する駆動力がどのような相互作用(分子間力)によるものかを明らかにする。

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