水の構造制御によるナノ・マイクロ粒子の駆動法

通过控制水的结构来驱动纳米/微米颗粒的方法

基本信息

批准号：
17040004
负责人：
鈴木誠
金额：
$ 2.43万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)ハイパーモバイル水(HMW)の形成条件の解明電荷間隔を制御した高分子:x-アイオネン(x=2,3,4,6)周囲の水の誘電スペクトル定を200MHz〜26GHzので行った。その結果、電荷間隔が狭い(x=2)ほどHMWを形成する傾向が強く、間隔が広がるにつれ拘束された水を形成する傾向が強まり、x=6ではHMWを形成しないことを明らかにした。HMWを形成するアイオネン周囲の水分子が受ける電場強度と、他のHMWを形成する溶度(大きなハロゲンイオンやアクチンフィラメント等)周囲の水分子が受ける電場強度が、溶質のサイズが違うにも関わらず同じオーダーであることがわかった。よってHMW形成には電場が関わっていると考えられる。X=2,3,4のアイオネンの単位電荷あたりのHMW形量は一定ではなく、電荷間隔が狭いほど多いことがわかった。この結果より、HMWは荷電基単体の周囲ではなく高分子周囲の一定の電場強度になる空間に形成されていることが明らかになった。(2)HMWを形成する高分子ゲル中の水の拡散係数の測定及び制御HMWを形成するポリ(2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸)ゲルの含水率を変化させて(=HMWの割合を変化させて)^1H-NMRの拡散測定を行った。その結果、含水率が減少しHMWの割合が増加するほど、拡散係数が増加することを明らかにした。逆にHMWを形成しないポリ(アクリルアミド)ゲルでは含水率の減少に伴い、拡散係数は減少した。HMWを形するアクチンフラメントに塩を添加し水子の受ける電場強度を減少させた結果、塩濃度の増加につれて、拡散係数が減少することがわかった。これらの結果より、高分子ゲルの含水率や塩濃度などの変化によりゲル中の水の拡散係数を制御できることを明らかにした。

（1）阐明超流动水（HMW）的形成条件在200MHz至26GHz下测定了x-紫罗烯（x=2,3,4,6）（一种具有受控电荷间距的聚合物）周围的水的介电谱。结果表明，电荷间距越窄（x=2），形成HMW的倾向越强，间距越宽，形成结合水的倾向越强，而当x=6时，不形成HMW。尽管溶质尺寸不同，但形成 HMW 的紫罗烯周围的水分子所接收的电场强度和形成其他 HMW（大卤素离子、肌动蛋白丝等）的紫罗烯周围的水分子所接收的电场强度是不同的。原来他们是同一个秩序的。因此，认为电场参与了HMW的形成。结果发现，X=2、3、4的紫罗烯每单位电荷的HMW量不是恒定的，并且随着电荷间距变窄而增加。这些结果表明，HMW 不是在单个带电基团周围形成的，而是在电场强度恒定的聚合物周围的空间中形成的。 (2) 形成HMW的聚合物凝胶中水的扩散系数的测量和控制^1H-NMR扩散测量通过改变结果表明，扩散系数随着含水量的降低和HMW比的增加而增加。相反，在不形成 HMW 的聚（丙烯酰胺）凝胶中，扩散系数随着水含量的降低而降低。通过向形成HMW的肌动蛋白丝添加盐来降低施加于水分子的电场强度，结果发现扩散系数随着盐浓度的增加而降低。这些结果表明，可以通过改变聚合物凝胶的水含量和盐浓度来控制聚合物凝胶中的水扩散系数。