项目来源

日本学术振兴会基金(JSPS)

项目主持人

佐藤春実

项目受资助机构

神戸大学

立项年度

2024

立项时间

未公开

项目编号

24K08527

研究期限

未知 / 未知

项目级别

国家级

受资助金额

4550000.00日元

学科

高分子材料関連

学科代码

未公开

基金类别

基盤研究(C)

关键词

低波数ラマンスペクトル；分子間水素結合；生分解性ポリエステル；テラヘルツスペクトル；ラマンイメージング；低波数領域；分子間相互作用；生分解性ポリマー；

参与者

未公开

参与机构

神戸大学，人間発達環境学研究科；

项目标书摘要：研究対象である生分解性ポリエステルであるポリブチレンサクシネート(PBS)と、その類似化合物であるポリブチレンアジペート(PBA)、ポリエチレンサクシネート(PES)についての低波数ラマンスペクトル、テラヘルツスペクトル、赤外スペクトルの測定がおおむね終わり、これら3つの生分解性ポリエステルの結晶構造中には弱い水素結合が存在することが分かってきた。また、生分解性ポリエステルの構成ユニットにおけるメチレン基の長さの違いから、スペクトルの類似性や相違点などについて検討することができている。今後はさらに温度変化によるスペクトル挙動や、量子化学計算による低波数領域のスペクトル解析などを行い、ピークの帰属も含めて詳細に検討していく段階にある。低波数領域のラマンスペクトルは、高分子の結晶構造に由来する分子間振動の振動モードを含み、分子間水素結合や高次構造の変化に敏感である。本研究では、この特性を利用して、生分解性ポリエステルの構成ユニットにおけるメチレン基の長さの違いが、分子間水素結合の強さや高次構造に与える影響を調べ、それらが結晶性、生分解性、熱的挙動などの物性に、どのように影響を与えるかについて明らかにすることを目的としている。先ずは、生分解性ポリエステルであるポリブチレンサクシネート(PBS)と、その類似化合物であるポリブチレンアジペート(PBA)、ポリエチレンサクシネート(PES)の低波数領域を含むラマンスペクトル、同じ低波数領域であるテラヘルツスペクトル、並びに赤外スペクトルの測定を試みた。PBSの低波数ラマンスペクトルには88,64,41㎝-1付近にピークが存在しており、PESの低波数ラマンスペクトルには88,63,45 ㎝-1付近に、PBAの低波数ラマンスペクトルには67,41cm-1にピークが確認できた。テラヘルツスペクトルではPBSでは103,75,58㎝-1付近に、PESでは103,61,41㎝-1付近に、PBAでは112、60㎝-1付近にピークが確認された。スペクトル形状はPBSとPESは比較的似ており、PBAはスペクトル形状とピーク位置ともに異なっていた。これら3種の生分解性ポリエステルであるPBS,PBA、PESは、構成ユニットにおけるメチレン基の長さが異なり、それぞれ融点や結晶構造が異なる。いずれの試料においてもC=O基とCH基の間で弱い水素結合(C-H…O水素結合)が存在することが示唆された。ポリマーを構成しているユニット中のメチレン基の長さの異なる生分解性ポリエステルについて、測定した低波数領域を含むラマンスペクトル、テラヘルツスペクトル、赤外スペクトルから、スペクトルの類似性だけでなく、量子化学計算によるピークの帰属を行い、メチレン鎖の長さの違いが、低波数領域のスペクトルのどこにどのような違いとして現れてくるのかを調べる。量子化学計算による低波数領域のスペクトル解析の他、温度変化によるスペクトル挙動も検討する。さらに、結晶多型を有するPBAについては、α晶とβ晶の違いによる低波数領域のスペクトルの違いについても検討し、結晶の安定性と水素結合の強さについても検討する。以上のように、メチレン鎖の長さの違いが、分子間水素結合の強さや高次構造に与える影響を調べ、それらが結晶性、生分解性、熱的挙動などの物性に、どのように影響を与えるかについて検討する。Reason:研究対象である生分解性ポリエステルであるポリブチレンサクシネート(PBS)と、その類似化合物であるポリブチレンアジペート(PBA)、ポリエチレンサクシネート(PES)についての低波数ラマンスペクトル、テラヘルツスペクトル、赤外スペクトルの測定がおおむね終わり、これら3つの生分解性ポリエステルの結晶構造中には弱い水素結合が存在することが分かってきた。また、生分解性ポリエステルの構成ユニットにおけるメチレン基の長さの違いから、スペクトルの類似性や相違点などについて検討することができている。今後はさらに温度変化によるスペクトル挙動や、量子化学計算による低波数領域のスペクトル解析などを行い、ピークの帰属も含めて詳細に検討していく段階にある。Outline · · · the Start:本研究では、ポリブチレンサクシネートおよびその類似化合物を用いて、(1)低波数を含むラマンスペクトルから、主鎖のメチレン基の長さの違いが分子間相互作用や高次構造に与える影響を調べ、(2)量子化学計算を用いて低波数領域のラマンスペクトルの帰属を行い、(3)低波数ラマンイメージング測定より、生分解ポリエステルの生分解の様子や結晶相転移、結晶化過程における分子間相互作用の変化を可視化する。さらに、ラマンスペクトルの深さ方向分析により、分子間相互作用の3次元イメージングに挑戦する。