Investigation of visualization of intermolecular hydrogen bonding of linear polymers in the crystal state

晶态线性聚合物分子间氢键可视化研究

基本信息

批准号：
22K05217
负责人：
佐々木園
金额：
$ 1.33万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は、大型放射光施設SPrig-8の高輝度X線を利用して収集した高SN比の粉末X線回折データと情報理論に基づく期待値の推定法であるマキシマムエントロピー法（MEM）を応用して、高分子（ポリマー）結晶の電子密度分布を3次元で可視化し、通常の結晶構造解析では不明瞭な結晶構造の乱れと非共有結合性分子鎖間相互作用（分子鎖間水素結合）を可視化可能な精密構造解析法を新たに確立することを目的とする。2022年度は、最も単純な1次構造を有する線状高分子である高密度ポリエチレン(HDPE)の粉末回折データを用いた構造解析法を再検討した。HDPEの粉末回折プロファイルと2次元回折パターンは、SPring-8の理研ビームラインで計測した。回折強度プロファイルについて、最初に結晶成分と非晶成分にピーク分離した後、結晶由来のBragg反射について直方晶系で指数付けを行なった。hkl反射ピークの位置からd-spacingを求め、格子定数a,b,cを決定した。hkl反射の観測強度Iobs(hkl)と上記の格子定数を用いて、既知の直方晶構造モデルを初期構造としてSHELEXで結晶構造を精密化した。精密化後の計算結晶構造因子Fcal(hkl)の位相角Φcal(hkl)を使って、Iobs(hkl)から求めた観測結晶構造因子Fobs(hkl)の実数項と虚数項を計算した。一連の反射のFobs(hkl)の実数項と虚数項を用いてMEM解析を行い、それらの最適解として3次元電子密度分布マップを得た。一方、試料に含まれる結晶の配向性を2次元回折パターンで評価した。結晶由来のDebye-Scherrerリングの強度を調べたところ、方位角に対する強度変化が小さかった。このことから、本研究で用いた試料に含まれる結晶はランダム配向（無配向）状態であることを確認した。

This research aims to use the maximum entropy method (MEM), a method for estimating expected values based on high SN ratio powder X-ray diffraction data collected using high-brightness X-rays from the large synchrotron radiation facility SPrig-8, and the maximum entropy method (MEM), which is a method of estimating expected values based on information theory, to visualize the electron density distribution of polymer (polymer) crystals in three dimensions, and to establish a新的精确结构分析方法，可以可视化晶体结构干扰和非共价链间相互作用（分子间链氢键），这些相互作用在普通晶体结构分析中晦涩难懂。在2022财年中，我们使用粉末衍射数据（HDPE）（HDPE）（一种最简单的主要结构的线性聚合物）重新审查了结构分析方法。在Spring-8的Riken Beamine上测量了HDPE的粉末衍射轮廓和二维衍射图。关于衍射强度曲线，首先将峰分成晶体成分和无定形成分，然后使用立方体晶体系统从晶体中得出的Bragg反射索引。根据HKL反射峰的位置计算D间距，并确定晶格常数A，B和C。使用观察到的HKL反射IOBS（HKL）的强度和上方的晶格常数，使用已知的立方晶体结构模型作为初始结构，使用Shelex使用Shelex进行了晶体结构。细化后计算出的晶体结构因子FCAL（HKL）的相角φCAL（HKL）用于计算从IOBS（HKL）获得的观察到的晶体结构因子FCAL（HKL）的真实和虚项。使用一系列反射的FOB（HKL）进行了MEM分析，并获得了三维电子密度分布图作为最佳解决方案。另一方面，使用二维衍射模式评估了样品中包含的晶体的方向。当检查了晶体来源的Debye-Scherrer环的强度时，相对于方位角的强度变化很小。由此，可以证实本研究中使用的样品中包含的晶体是随机取向（非取向）。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Comparison between Ultrathin Films and the Bulk of Microbial Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) with Regard to Their Melt-Isothermal Crystallization Kinetics

DOI：
10.1021/acs.macromol.2c00389
发表时间：
2022-07
期刊：
Macromolecules
影响因子：
5.5
作者：
T. V. Nguyen;Toshiteru Nagata;Kosei Noso;Kenshiro Kaji;H. Masunaga;T. Hoshino;S. Sakurai;S. Sasaki
通讯作者：
T. V. Nguyen;Toshiteru Nagata;Kosei Noso;Kenshiro Kaji;H. Masunaga;T. Hoshino;S. Sakurai;S. Sasaki

Investigation of Electron Density Distribution Imaging of Paracrystal Structure of Polymers

聚合物副晶结构的电子密度分布成像研究

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Toan Van Nguyen;Toshiteru Nagata;Kosei Noso;Kenshiro Kaji;Hiroyasu Masunaga;Taiki Hoshino;Takaaki Hikima;Shinichi Sakurai;Kenta Yamamoto;Yuta Miura;Takashi Aoki;Hideki Yamane;and Sono Sasaki*;SONO SASAKI
通讯作者：
SONO SASAKI