(1)ソフトマターのメゾスコピック構造とその形成過程

流動場の結晶化:高強度・高弾性率繊維の構造解明

鉄より強い
高分子
繊維ナノ構造
ーシシケバブ構造ー


折り畳み鎖
ラメラ結晶

伸張鎖結晶
ポリエチレン
繊維

(1mmφで240kg)

重水素化ラベル法中性子散乱と
放射光X線の併用
超高分子量成分の役割解明
中性子 X線

中性子散乱による階層構造決定
中性子レンズ小角散乱、パルス中性子、原子炉中性子の併用

4桁におよぶ空間スケールと模式図




Polymer, 46, 1878 (2005)
Polymer, 47, 5669 (2006)
Macromolecules, 39, 7617 (2006)
Macromolecules, submitted

ガラス状態での構造変化とダイナミクスの変化

非弾性中性子散乱と中性子全散乱による アモルファス物質に普遍的に観測される低温比熱異常の原因であるボソンンピークとピコ秒領域の速い過程の起源解明。ラザフォード・アプルトン研究所パルス中性子でダイナミクスと構造の変化を同時に観察する。

GEM分光器により測定した
ポリスチレンの構造因子S(Q)
MARI分光器により測定した
ポリスチレンの動的散乱則S(Q,w)
速い過程出現に対応する構造変化の世界初の観測
200K付近から速い過程が出現

ポリビニルアルコール(PVA)ゲルの階層構造の解明

水溶性で生体親和性のよいPVAゲルの階層構造を広角、小角、超小角中性子散乱とレーザー光散乱を用い、Aからμmまでの広い空間スケールで決めました。それにより、μmの相分離構造、nmスケールの高分子網目構造、Aスケールの架橋点である微結晶構造が明らかになりました。
種々の温度(-40℃〜+40℃)で作成した 
PVAゲルノ外観

重水素化ラベル法を用いた中性子小角散乱で
高分子ミセルの構造を決める


高分子ミセルとは溶解性の異なる2種の高分子鎖のブロック共重合体が選択溶媒中で作る会合体です。数百ナノメートルのサイズを持ち、濃度を上げると結晶格子を組みます。ここでは、ミセルの構造を重水素化ラベル法を用いた小角中性子散乱で決定しました。

コロナ コントラスト
コアーシェルモデルを採用
会合数 = 78.7
R2 = 219 A

R1 = 68 A
RB = 151 A
重水素化ポリスチレンーポリブタジエンのジブロック共重合体が作る高分子ミセルの中性子小角散乱曲線と解析結果
J. Chem. Phys., 122, 144905 (2005)