高圧条件下における混合溶媒系の臨界普遍性と隠れた長距離相互作用の解明

阐明高压条件下混合溶剂系统的关键普遍性和隐藏的长程相互作用

基本信息

批准号：
21K03494
负责人：
貞包浩一朗
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Doshisha University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、4000気圧の高圧条件下におけるソフトマター（有機溶媒を含む混合溶液系）の基礎的な物性解明を目指している。その中で2022年度は、以下の研究計画を遂行した。(i)高圧環境下での溶液構造を観察するための光散乱システムの構築：「竹田理化株式会社」「株式会社テクメイション」の2社が設計・製作した高圧セル内部にレーザー光（波長532nm、強度500mW）を透過させ、内部の試料の状態を反映した信号（透過光）を検出するためのセットアップを作成した。この状態で、高圧セルの内部を3000気圧まで安定に保つことができることも確認した。(ii)大気圧下での光散乱実験：(i)の研究計画の最中（2022年10月頃）に、高圧セルに圧力を送り込むためのポンプが故障し、修理に半年以上を要することが判明した。そのため、高圧環境下での光散乱実験を中断し、大気圧下のみでの光散乱実験を行った。まず、166kbpの長鎖DNA（T4 DNA）に多価イオン（スペルミジン）を添加した溶液を測定したところ、温度変化に伴い構造相転移（coil/globule転移）を起こすことが光散乱データから確認できた。次に、3-メチルピリジンなどの有機溶媒水溶液にイオンを添加した溶液では、温度変化に伴い相分離を起こすことが確認できた。(iii)高圧環境下における小角中性子散乱実験：2022年度に引き続き、日本原子力研究開発機構（茨城県東海村）の小角中性子散乱装置（SANS-U）に高圧セルのシステムを組み込み、高圧環境下におけるソフトマターのナノ構造の解明を進めた。試料として、特にタンパク質を溶解させた溶液を用いた。実験の結果、大気圧から1500気圧までの圧力環境ではタンパク質の形状を正しく測定できることが確認できた。

在这项研究中，我们的目标是阐明软物质（含有有机溶剂的混合溶液体系）在4000 atm高压条件下的基本物理性质。其中，2022年，我们开展了以下研究计划。 (i) 构建用于在高压环境下观察溶液结构的光散射系统：激光束（波长532 nm，强度500 mW）并检测反映内部样品状态的信号（透射光）。还证实，在这种条件下，高压电池内部可以稳定地维持在3000个大气压。（ii）大气压下的光散射实验：在（i）的研究项目期间（2022年10月左右），向高压池输送压力的泵发生故障，需要半年多的时间才能修复事实证明。因此，我们停止了高压环境下的光散射实验，仅在大气压下进行光散射实验。首先，我们测量了将多价离子（亚精胺）添加到166kbp长链DNA（T4 DNA）中的溶液，并从光散射数据证实了随着温度变化发生结构相变（线圈/球状转变）。塔。接下来，确认了在向3-甲基吡啶等有机溶剂的水溶液中添加了离子的溶液中，随着温度变化而发生相分离。 (iii) 高压环境中的小角中子散射实验：从2022财年开始，将在日本原子能机构（东海）的小角中子散射装置（SANS-U）中安装高压室系统茨城县村）在阐明软物质的纳米结构方面取得了进展。特别地，使用溶解有蛋白质的溶液作为样品。实验证实，在大气压至1500个大气压的压力环境下，可以精确测量蛋白质的形状。