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。

本研究使用大型同步辐射装置 SPrig-8 的高亮度 X 射线收集的高信噪比粉末 X 射线衍射数据和最大熵法 (MEM)，这是一种基于最大熵的期望值估计方法。应用于聚合物（聚合物）的信息论。 ) 精确的结构分析，可在三维空间中可视化晶体的电子密度分布，从而可以可视化通常晶体结构分析中不清楚的晶体结构中的扰动和分子链之间的非共价相互作用（分子链之间的氢键）目的是制定新的法律。 2022年，我们利用粉末衍射数据重新审视了高密度聚乙烯（HDPE）的结构分析方法，高密度聚乙烯是一种具有最简单一级结构的线性聚合物。 HDPE 的粉末衍射曲线和二维衍射图是在 SPring-8 的 RIKEN 光束线上测量的。关于衍射强度分布，首先，将峰分离成晶体和非晶成分，然后将源自晶体的布拉格反射索引到矩形系统中。由hkl反射峰的位置确定d间距，并确定晶格常数a、b和c。利用观测到的 hkl 反射强度 Iobs(hkl) 和上述晶格常数，使用已知的矩形晶体结构模型作为初始结构，使用 SHELEX 细化晶体结构。利用精确计算的晶体结构因子 Fcal(hkl) 的相位角 Φcal(hkl)，我们计算了从 Iobs(hkl) 获得的观测晶体结构因子 Fobs(hkl) 的实部和虚部。利用一系列反射遥控钥匙（hkl）的实部和虚部进行MEM分析，得到三维电子密度分布图作为最优解。另一方面，使用二维衍射图案评价样品中所含的晶体的取向。当我们研究源自晶体的德拜-谢勒环的强度时，我们发现强度相对于方位角的变化很小。这证实了本研究中使用的样品中所含的晶体是随机取向的（非取向的）。

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）

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：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sono SASAKI
通讯作者：
Sono SASAKI

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

超薄膜与微生物聚（3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯）本体的熔融等温结晶动力学比较

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Toan Van Nguyen; Toshiteru Nagata; Kosei Noso; Kenshiro Kaji; Hiroyasu Masunaga; Taiki Hoshino; Shinichi Sakurai; Sono Sasaki
通讯作者：
Sono Sasaki

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

超薄膜与微生物聚(3-羟基丁酸酯-<i>co</i>-3-羟基己酸酯)本体的熔融等温结晶动力学比较

DOI：
10.1021/acs.macromol.2c00389
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
5.5
作者：
Nguyen Toan Van;Nagata Toshiteru;Noso Kosei;Kaji Kenshiro;Masunaga Hiroyasu;Hoshino Taiki;Sakurai Shinichi;Sasaki Sono
通讯作者：
Sasaki Sono