124K（ソフトマター科学）
PSI GPS／MLF S1

ミュオンスピン緩和法から見たpoly(3-hexylthiophene)の界面ダイナミクス
Interface dynamics of poly(3-hexylthiophene)
probed by muon spin relaxation
竹下聡史, 平石雅俊, 小嶋健児, 門野良典, 堀耕一郎, 瀬戸秀紀,
緒方雄大 A, 川口大輔 B, 田中敬二 A
KEK 物構研, 九大院工 A, 九大分子国際教育セ B
Poly(3-hexylthiophene)、（P3HT）はπ共役鎖を介したキャリア伝達、あるいは分子間のキャリアホッピングにより導電性が発言する。近年、光誘起されたキャリアの寿命の温度依存性が 300 K 付近において屈曲を示すことが報告された[1]。この温度はちょうど動的粘弾性測定で観測されるα1 緩和の温度に対応している。NMR 測定から、この温度でチオフェン鎖のツイスト運動が凍結することが示唆されており[2]、キャリア拡散とダイナミクスとが密接に関連している可能性が議論されている。我々はこのようなポリマーのダイナミクスに関する微視的な情報を得るためにμSR 測定を行い、当該温度近傍においてダ
イナミクス変化に起因すると考えられるμSR 信号減衰率に極大が見られることを観測した[3]。
デバイス応用を考えた際、バルクでなく膜としての物性や基板との界面領域
における振る舞いを理解することが重要である。そこで、P3HT の膜試料における基板界面領域における上述の 300K 近傍の振る舞いを理解するために、
PSI（スイス）の低エネルギーミュオンを用いて、観測する試料深さを変えながら縦磁場ミュオンスピン緩和（μSR）測定を行った。得られた信号を解析した
結果、バルク試料の 300K において観測されていたμSR 信号減衰率の極大は、入射ミュオンエネルギー、すなわ
ち基板界面に近づくほど高温側にシフトすることが明らかとなった（図１）。
講演ではこの振る舞いと分子ダイナ
ミクスの関係について議論する。
[1]. Y. Ogata, et al., Sci. Rep. 5 (2015)
8436, doi:10.1038/srep08436.
[2]. K. Yazawa et al., J. Phys. Chem.
B 114 (2010) 1241,
図１．各入射ミュオンエネルギーにおけdoi: 10.1021/jp910590d.
る信号減衰率 λ の温度依存性。エネル[3]. 竹下聡史、他、日本物理学会第 ギーが高い、すなわち基板界面に近づく
71 回年次大会（19aBF-1）
ほど極大温度が高温側にシフトする。

125K（ソフトマター科学）
MLF-BL15

中性子散乱を利用したメソポーラスシリカ細孔内ミオグロビ
ンの会合状態の観察
Aggregation behavior of myoglobin withinmesoporous silica as studied by SANS
木島 惇 1 ・ 渋屋 祐太 2 ・ 山口 央 2
阿久津 和宏 3 ・ 岩瀬 裕希 3 ・ 福嶋 喜章 3 ・ 伊藤 徹二 4
1 茨城大院理工 ・ 2 茨城大理
3CROSS 東海 ・ 4 産総研化学プロセス【緒言】メソポーラスシリカ（MPS）の均一メソ細孔空間では、サイズマッチしたタンパク質の機能および安定性の向上が報告されている。しかし、細孔内タン
パク質の高次構造を直接観察することは困難であり、構造と機能の相関や安定化機構の詳細は分かってない。小角中性子散乱（SANS）は、水中タンパク
質の高次構造観察に利用されているが、細孔内タンパク質への適用例は無い。本研究では，ミオグロビン(Mb)をモデルタンパク質として小角中性子散乱を利用した細孔内タンパク質の会合状態観察を目的として実験を行った。
【実験】MPS 粒子として、BJH 細孔径が 4.0 nm の FSM（4.0）、7.0 nm のSBA(7.0)を合成し、SAXS 測定、窒素吸着測定などから細孔構造を評価した。
Mb を吸着させた MPS 粒子の DSC 測定から Mb が細孔内に存在していることを、吸収スペクトル測定から細孔内 Mb が球状を維持していることを確認した。
このような Mb 吸着 MPS 粒子をマッチング溶媒（H2O:D2O=37.9:62.1）に懸濁させて、J-PARC の物質・生命科学実験施設にある BL15「大観」で SANS 測定を行った。
【結果と考察】Mb 未吸着の FSM（4.0）と SBA(7.0)では、ヘキサゴナル細孔構造に由来するブラッグピークが 100%D2O 中で観察されたのに対し、マッチング溶
媒中では完全に消失していた。マッチング溶媒中に Mb を分散させた系においては、球状構造を反映した SANS プロファイルが得られた。一方、Mb を吸着させた FSM(4.0)および SBA(7.0)の SANS プロファイルにおいては、水溶液中のものとは異なり、球状 Mb が密に配列あるいは凝集したことを示すピークが 0.1
Å-1 近傍に認められた。そこで、球状 Mb の形状因子と構造因子の両者を考慮した解析から、Mb 分子の凝集状態を議論した。

126K（ソフトマター科学）
PF-BL6A

球状ミクロ相分離構造を有する種々のトリブロック共重合体フィルムを一軸延伸した時のミクロドメインの変形に関する研究
A Study on Deformation Behavior of Glassy
Spherical Microdomains Upon Uniaxial Stretching of
Triblock Copolymer Films
富田翔伍 1•五十嵐教之 2•清水伸隆 2•高木秀彰 2•佐々木園 1•櫻井伸一 1
1

京工繊大院

2

KEK 物構研【緒言】ブロック共重合体は温度や組成などに応じて、様々な種類の相分離構造を形成することが知られている。トリブロック共重合体がガ
ラス状高分子とゴム状高分子から成り、ガラス成分が球状のミクロドメ
インを形成する場合、ミクロドメインがゴム状マトリックスの物理的架橋点として働くため、そのフィルムはエラストマーフィルムとして利用可能である。エラストマーとしての性能が発揮される前提として、ガラス状のドメインは外場によって破壊あるいは変形してはならない。ところが、延伸を固定した状態でミクロ構造の変化を時分割二次元小角Ｘ線
散乱(2d-SAXS)測定によって追跡したところ、球状ミクロドメインが時間経過にともない、徐々に変形していくことがわかった。今回はその結果の詳細を報告する。
【 実 験 】 用いた試料はスチレン-エチレンブチレン-スチレントリブロ
ック共重合体(SEBS-8)である。数平均分子量(Mn)は 6.6×104、分子量分布の多分散指数(Mw/Mn)は 1.04、ポリスチレン(PS)の体積分率は 0.084 である。
SEBS-8 をトルエンに溶解し、5 wt%の SEBS-8 溶液を得た。この溶液をシャーレに移し完全に溶媒を蒸発させ、膜厚 0.3 mm のフィルムを作製した。
このフィルムを熱処理し、長方形状(40 mm × 2.5mm)に切り取った後、延伸機に取り付け、室温で5.0 倍まで延伸し固定した状態で、時分割 2d-SAXS
測定を PF-BL6A で行った。
【結果と考察】図１は SEBS-8 フィルムを５倍延伸したときの、延伸方向に平行な方向と垂直な方向の一次元 SAXS プロフィールである。ここでq は散乱ベクトルの大きさであり q = (4π/λ)sin(θ/2)
で定義される。λ は X 線の波長、θ は散乱角である。図中の矢印はミクロドメインの形態散乱の一次ピークの位置を示している。これらのピークが
1 1d-SAXS profiles
延伸方向に平行な方向では小角側、垂直な方向で Figure
extracted for directions (solid
は広角側に現れているので、これはガラス状のミ curve)
parallelandperpendiculartotheクロドメインが延伸方向に平行な方向で大きく
stretching direction of the
なり、垂直な方向で小さくなるように変形したこ stretched SEBS-8 film withthe strain of 4.
とを示している。

127K（ソフトマター科学）
MLF-BL15

SANS による高強度ポリプロピレンゲルの構造解析
Structural Analysis of Mechanically Tough
Polypropylene Gel by SANS Measurements
遠藤冬玲，前田知貴，堀田篤
慶應大院理工I(Q) (a.u.)【緒言】
ポリマー結晶が架橋点となり形成される物理ゲルは，何度でも再成形できるという利点がある一方で，化学架橋をもつゲルに比べて力学強度に劣る．本研究室では，物理ゲルを形成できる結晶性ポリプロピレン (PP) のゲル形成時の冷却過程に着目してきた．そして液体窒素で PP 溶液を急冷して作製したゲ
ルは，常温で作製したゲルに比べて力学物性が向上することを発見した．本
研究では，力学物性向上の要因を探るため，冷却温度を変えて作製した PP
ゲルの中性子散乱 (SANS) 測定を実施し，ゲルの内部構造を解析した．
【実験】
150°C に加熱することで PP を重水素化デカリンに溶解させ，PP/デカリン溶液を冷却することで PP ゲルを作製した．ここで，室温で溶液を冷却して作製したゲルを徐冷 PP ゲル，液体窒素で冷却して作製したゲルを急冷 PP ゲルとよぶ．
作製したゲルおよびデカリンを厚さ 1 mm の石英セルに封入し，MLF-BL15 で
SANS 測定を実施した．
【結果と考察】図に徐冷 PP ゲルおよび急冷 PP ゲ
ルの SANS プロファイルを示す．Q < 00
Quenched
0.01 の領域では，徐冷 PP ゲルの散00
乱強度の減衰に比べ，急冷 PP ゲルの散乱強度の減衰は大きく，ゲル内
00
部のサブミクロンスケールの構造がSlow cooled
冷却の方法によって変化したと考えら 00
れる．また，急冷 PP ゲルの散乱強度の減衰は 0.01 < Q < 0.035 の領域で 00
は Q-1に従い，0.035 < Q < 0.1 の領
域では Q-4 に従っていた．一方，徐冷 0
PP ゲルでは Q-1に従う領域は見られなかった．本発表では，さらに詳細な 1
0.01
0.1
1
解析結果を示すとともに，PP ゲルの 0.001-1
Q (Å )
内部構造と力学物性の関係を考察す
図 徐冷PPゲルおよび急冷PPゲルのる．
SANSプロファイル

128K（ソフトマター科学）
MLF-16液晶・界面活性剤混合溶液と基板界面での中性子反射率測定
Neutron Reflectometry at the Surface of Substrateand Surfactant-Liquid crystal Mixture
根本文也 1、山田悟史 1、瀬戸秀紀 1、日野正裕 2
１ KEK-中性子、２ 京大原子炉

ネマティック液晶分子をディスプレイなどに応用する上で、分子を配向させる
ことは非常に重要である。通常は 2 枚のガラス基板上に高分子薄膜を作製し、液晶分子を挟み込む形で配向させる。近年、液晶分子と混合して挟み込むだけで基板に選択的に吸着し、液晶の分子長軸を基板垂直方向に並べる配向剤が開発されている。その配向剤の自発形成膜の構造は原子間力顕微鏡などにより調べられているが、液晶分子を洗い流した上での観察であり、液晶分子存在下での構造は明らかではない。本研究では基板上での自発形成膜の構造を液晶分子存在下で配向と関連づけて調べるため、偏光顕微鏡観察と中性子反射率測定を行った。中性子には、高い透過率を利用して基板側からビームを入射して自発形成膜の構造を調べられる、軽水素体と重水素化物の
中性子散乱長の差を利用し、X 線ではコントラストの低い有機物同士を区別できる、といった利点がある。
実験は 4-Cyano-4'-pentylbiphenyl (5CB) の軽水素体とCetyltrimethylammonium Bromide の軽水素体または重水素化物 (h-CTAB /d-CTAB) の混合試料に対し、5CB がネマティック相をとる室温で行った。偏光
顕微鏡観察はガラス基板に軽水素体混合試料を挟み込んで行った。中性子
反射率測定は J-PARC MLF の BL16 SOFIA で、シリコン基板を使用し重水素化物混合試料に対し行った。
Fig. 1 のインセットにモル濃度 5e-5 の試料の偏光顕微鏡観察の結果を示す。液晶単体では水平配向となる基板で暗視野が観察され、分子長軸が基板垂直に配向していることが分かる。Fig.1 に基板のみ（空気界面）・液晶単体・混合試料それぞれの中性子反射率の結果を示す。液晶単体の場合は基板のみのパターンとほぼ一致するが、混合試料では Q =0.7 nm-1 近傍に異なるパターンが見られる。厚み 9 nm 程度の d-CTAB 薄膜が形成され、配Fig. 1 Reflectivity and photograph
向挙動と関連していることを示唆している。

129K（ソフトマター科学）
PF-BL10C、MLF-BL02、MLF-BL15

Double Network キセロゲルの階層構造
Multilevel hierarchical structure of DN polymers (xerogel)富永大輝1、山田武1、高田慎一2
１CROSS 中性子科学センター

２J-PARC センター

生体物質は、水を含んだ多階層構造をしていることが知られる。その階層構造のマクロ物性発現のメカニズム、水の作用などについて様々に研究されている。我々はソフトマターの 1 つである高分子を用いて研究を進めている。高分子は、水分子と同程度の大きさのモノマーが連なり、巨大分子となり、特異なマクロ物性を発現する物質である。タンパク質や核酸も高分子の一種であり、生体の大部分はソフトマターによってできている。従って生命現象の謎を解く上でも、ソフトマターの構造と物性に関する理解は必要不可欠である。
本研究では、軟骨の模倣物質として研究が行われている高強度合成高分子ゲル（DN ゲル）から水を絶乾させた多孔質高分子物質（キセロゲル）を用い、静的構造を評価した。強電解質のモノマーである
2-acrylamide-2-methyl-propanesulfonicacid sadium salt (NaAMPS)と非電解質のモノマーとされる Acrylamide (AAm)、架橋剤に N,N’-methylene
bisacrylamide (MBAA) を用いて重合した水溶性合成高分子ハイドロゲル（DN ゲル）[1]を作成した後、ゲル中の水を凍結乾燥法等によって取り除き、多孔質の試料を作成した[2]。この物質は 2 nm から 5 µm までの空間スケールに 3 段階の階層構造を有していることが最近明らかになった[3]。
この物質がどのように水分子が吸着するのかを明らかにするために、
ナノメートルスケールの階層構造に着目し、大強度陽子加速器施 設(J-PARC)のパルス小角中性子散乱 装置(BL15 大観)と KEK 放射光科学研
究施設の小角 X 線散乱装置（BL10C）を相補的に用いて、湿度雰囲気制
御下における物質への水の吸着の様子を解析した。また、大強度陽子加速器施 設(J-PARC)の後方散乱装置(BL02DNA)を用いて、水の吸着によるダイナミクス変化を評価した。
[1] J. P. Gong, et al.,: Adv. Mater. 15 2003 1155.
[2] T. Tominaga, et al.,: ACS Macro Lett. 1 2012 432.
[3] T. Tominaga, et al.,: Polymer. 108 2017 493

130K（ソフトマター科学）       

1!ÝÅÉå×èÞëa,F¶¾ÁoG)ÆäÇÕËä
·DGEVS|·`:l?
Microbeam X-ray diffraction analysis of the crystals
on the air-oil interface in whipped organogel system
#"w= 3eJyv c%#çxçQN[DGÃ»}ÌåÅÔ 2_­³¡¹ÄÅÏÉãèÞ½ÜÅÒÙÉãèÞµ´²¸DG·h|¶Ed`:¤WªÁ¦³¶¾ÀDGÃ ©±Á¦³¤Yn¨Â±Á+¸;rÛÚæuÃ<©­~fMEdÃHO
E²`: ¨¬­(¶0.ªÁ¦³¶¾¯±E¶DG¤-¥qºÂÁ¦³Ã9¿£¶©­©£©¦·_·'*C@¶°±¸º®
µl9¤µ¨Â±µ¦Âº²·X]²¦·oG)ÆäÇÕËä·DGh|¶Ed`:¤WªÁ¦³¶¾¯±DG¤ ¨Â±Á¦³¤Z¨Â­>X]²¸oG)ÆäÇÕËä·DGpÃ1!ÝÅÉå×èÞëa,F¶¾ÀkªÁ¦³¶¾¯±DGh|¶W©­Ed`:·l?Ãg ¦³ÃUT³ªÁm5¸~fMEd³©± éÛÚæu 
ÏÓÄãæu fM  iêHOE³©±ÍâÑEé8J
ÆÅãÆiêÃR­¦Â¿ÃI ©K&/Ãg¯­(0.ªÁ¦³¶¾ÀoG)ÆäÇÕËäÃi©­¦·oG)ÆäÇÕËä·DGh|·Ed`:·l?Ãg ­¼ç ·  ÏÓèÎáæ¶¢±1!
ÝÅÉå×èÞëa,LÃg¯­¦·zDGÃ»^ÃbB6ªÁ¾ ¶6|\  7·ÝÅÉå×èÞÃ  º­¸  §³¶ÏÈàæ©ÝÒØæÊLÃg¯­1!ÝÅÉå×èÞ  a,L¶¾¯±
DGh|¶Ed`:·¤Yn¨Â­DGs¶¸  a,ÖÐèæ¸j¿Â«DGh|²¸Ed`:¤DGEVS|¶ ©±`:âßâ|Ã$g¶©±t©±ÁA¤Yn¨Â­ º­DGh|£¿{Â­s¶ªÁEd`:¸âæÑÞ¶t©±Á¤k¨Â­¦·¦³¾ÀoG)ÆäÇÕËä·DGh|¶W©­Ed`:¸DGEVS|¶ ©±`:âßâ|Ã$g¶©±t©±Á¦³¤9¿£³µ¯­º­
¦·¾ ¶©±Ed`:¤DG·Ã À»¦³¶¾ÀoG)ÆäÇ
ÕËä²DGÃ ©±Á¦³¤9¿£³µ¯­4PS. Mishima, A. Suzuki, K. Sato, S. Ueno, Formation and Microstructures of Whipped Oils Composed of
Vegetable Oils and High-Melting Fat Crystals, JAOCS 93, 1453-1466 (2016).

131K（ソフトマター科学）
MLF-BL16

カーボン材表面に吸着したエラストマーの密度プロファイル
Density Profile of Adsorbed Elastomer on Carbon Material
Surface¡ÿĚ 0®â» 0¢ü 0Ćý 0Ù¾ïø Ħ\m{`ėíôÑÎ0 cv¯Í0 ě¥§

Normal force / a.u.

3úĎ4Ä±åLá6SVH6UgZxÉLN\yfkuL70^
s~qyjaQdz^¸÷¦öMpYy:PVH8T0pYy
LREHgZxÉM§Þº:Ă@<¢AU>J:ëSVH6U1J<L0^s~qyjaJ\yfkuMèáLRTµ½?VUn[~lynN0gZxÉM§Þº¢MI5UJ?VH8T0>VPILBMÎĘQÝºLġ@HÏ2KÌď:ćWVH6U1@9@
K:S0gZxÉM§ÝºJn[~lynMÎĘ8ROÝºMġNÇČÅKÚ:¤<0BMëċXĄóAU¹Ċ:5U1ÈíôIN0^s~ÉĈģLê@D\yfkuM¦ĞÛęºXÅS9LAU>JXæåJAU1
3©ĥ4đÃJ@HÂ²¦Ĝ $0¦Ĝ°¿Ð  M  #+tzqge\~Xá6D1 ąĀN0k{\~ØÕ9Sfo~bkÒLRThZxw~lyZa^s~Xăê@Ddzb~
ÊLĒĉ@0éõ0ªÖI  ÆĠ Ü@D1BM¶0 ąĀX¥ĜMk{\~IÓÔ@0ªÖI ÆĠ ÜAU>JIn[~lynX·0>VX×¨đÃJ@D1đÃM§ÞºN0¦ĠĤ¸ğ
Xá6Dp]f^q×¨L G;Đ@D1r}qLNìµ^~i|n# ĉ0nm¨Â ħ&/Xá6D1
3ùË8ROþ¬4 û­à×¨L G;0đÃMĀ8RO«³X×¨@DùË0BVCV '& 8RO "ħ& I5ED1·SVD«³
Ncvß¼I5Un{ađÃMBV "ħ
1.
298 K
& RT¥;<0_yfß¼L8=U  M«
2.
313 K
1

373 K
3.
³"ħ& Jñ³I5ED>J
378 K
4.
423 K
9S0n[~lynM¦ĞÛęºNn{
5.
2
aMBVJäKU>J:þ7SVU1#"-* 3
Nò2MÖ³I×¨@D0n[~lynMp
4]f^qI5U1
 J
 MĠI0đÃJr}qĠ:Áč@Dç¶L8=U (*&%
5!(* JđÃÀĝĠĕĢM;:£@D1>
M>J9S0n[~lynN
 9S

0
50
MĠL86H0_yfß¼9Scvß¼LĖð −50 Z-sample position/ nm
AU>J:î?V0n{aM_yfĖðÖ³ JĂ@<äKU>J:ÅS9LKED1 #"-*  &) *,-* ´ÄN0 MĈģāã\m{`Jn[~ly  ) ' '  (! !(* nM¦ĞÛęºMġLF6HĔēAU1 -*.  !(*  (-'*- *132K（ソフトマター科学）

ブロック共重合体からなる球状ミセルが配列して作る格子構造
Lattice structure of spherical morphology
in block copolymer / homopolymer blends
高木秀彰 1、山本勝宏 2
1 KEK-放射光、2 名工大院工種類の異なる高分子鎖の末端同士が連結した化合物をブロック共重合体と呼び、ナノメートルオーダーのミクロ相分離構造を形成する。ブロック共重合体の組成の非対称性が大きくなると球状のミセルを形成する。ミセルの濃度が高くなると、球状ミセルは配列して格子を形成する。ブロック共重合体の球状ミセルが形成する格子は数年前まではほとんどの場合体心立方格子(BCC)で、様々な条件下で最密充填型格子である面心立方格子(FCC)や六方最密充填型格子(HCP)を形成すると考えられていた。マルチブロック共重合体を用いた最近の研究から、球状ミセルは従来知られていた格子以外にも非常に 多 彩 で 複 雑 な 格 子 を 組 む こ と が 報 告 さ れ て い る [1] 。 例 え ば
polystyrene-polyisoprene-polystyrene-poly(ethylene oxide)テトラブロック共重合体ではミセルは FCC、HCP 以外にも単純六方格子や Frank-Kasper のσ相や A15、Dodecagonal Quasicrystal を形成することが報告された。また理論的な研究も活発に行われており、Frank-Kasper のσ相が出現する鍵はコンフォー
メーションの非対称性であると報告されている[2]。
我々の研究グループはブロック共重合体にホモポリマーをブレンドした系に着目して研究を行ってきた。ブレンド系でも BCC、FCC や HCP 以外にもFrank-Kasper のσ相[3]や Dodecagonal Quasicrystal[4]を形成することが分かった。本発表では分子量などを変化させて相図を作製し比較することで、どのような条件で複雑な格子が出現するのか調査した結果を報告する。
1. S. Chanpuriya, et al., ACS Nano, 2016 10, 4961.
2. N. Xie, et al., ACS Macro Lett., 2014, 3, 906.
3. H. Takagi, J. Phys.: Condens. Matter, submitted
4. H. Takagi, et al., 第 30 回日本放射光学会年会, 2017, 6C004.

133K（ソフトマター科学）
MLF-BL14

中性子非弾性散乱によるポリロタキサンガラスのダイナミク
ス解析
Dynamics of Polyrotaxane Glass Investigated by Inelastic
Neutron Scattering
眞弓皓一 1、谷口正幸 1、加藤和明 1、横山英明 1、菊池龍弥 2、古府麻衣子 2、
中島健次 2、金谷利治 2、伊藤耕三 11 東大院新領域、2 J-PARC MLF
ポリロタキサンは軸高分子が環状分子を貫通したネックレス状の超分子複合体であり、軸高分子と環状分子がトポロジカルに結合しながらも、スライドおよび回転といった相対運動が可能であるなど、内部運動自由度を有している。
この高い内部運動自由度に着目し、ポリロタキサンを固体材料に用いることで衝撃・力学強度を向上させる試みが進められている。シクロデキストリンを環状成分に有するポリロタキサンの、シクロデキストリン間の相互作用を調整することで得られるポリロタキサンガラス（Fig. 1）は、既存のポリマーガラスにはない粘弾性挙動を示す[1]。このポリロタキサンのガラス転移はほぼアレニウ
ス型の温度依存性を示し、ガラス転移点近傍まで協同運動性がほとんど変化
しないストロングな物質である。またガラス転移点以下の低温域において、大きな副緩和を示し、ポリロタキサンによる高分子材料の高強度化の可能性を示している。本研究では、ポリロタキサンガラス特有の粘弾性挙動の微視的起源を調べるために、中性子非弾性散乱法によるダイナミクス解析を行った。
ガラス状のシクロデキストリンおよびポリロタキサンガラスについて、ガラス転移温度付近を含めた広い温度範囲において動的構造因子 S(Q,w)の測定を行った。Fig.2 にポリロタキサンガラスの 73 K における S(Q, w)を示すが、ガラス状物質一般に観察されるボゾンピークが検出された。発表当日は、シクロデ
キストリンとポリロタキサンの比較や粘弾性挙動との相関について議論する。
[1] Kato, K. et al., J. Phys. Chem. Lett., 2015, 6, 4043.

S(Q,E) [a.u.]

0.8
0.6
0.4
0.2
0

Fig.1 ポリロタキサンガラスの模式図

246E [mev]

8

10

Fig.2 ポリロタキサンガラスの S(Q,w)

134K（ソフトマター科学）
MLF-BL15

中性子小角・広角散乱装置「大観」における
Rheo-SANS 測定の整備
Development of Rheo-SANS measurementon the TAIKAN instrument
岩瀬裕希 1、高田慎一 2、森川利明 1、福嶋喜章 1
1 CROSS、2 J-PARC Center
レオロジー特性は物質の変形や流動を示す性質で、例えば食品の食感、化粧品や塗料の塗りやすさなどが相当する。食品、化粧品、塗料、医薬、土木な
どの様々な業種の製品開発において、レオロジー測定は必須となっている。この測定で得られる物性値とナノ構造の相関性を明らかにするためには、レオロジーと中性子小角散乱（SANS）の同時測定、いわゆる“Rheo-SANS”が極めて有効である。Rheo-SANS 測定により、レオロジー特性と構造を直接比較することができるので、流動下において特異的なレオロジー挙動の起源を構
造解析の観点で解明することが可能となる。
これまで Rheo-SANS 測定は JRR-3 に設置されている SANS-U、ILL、NIST、
ISIS、および FRM-II などの主要な SANS 装置で実現されてきたが、大観におい て も 2016 年 度 よ り 本 格 的 な 整 備 を 開 始 し た 。 図 １ は 大 観 に お け る
Rheo-SANS 実験のセットアップの様子である。本発表では、他の SANS 装置と比較して、大観で Rheo-SANS 測定を行うことの利点、装置整備における最終目標などの概要の詳細に加え、実際の Rhe-SANS 測定結果についても紹介する。

Fig. 1 Photographs of rheometer (Anton Paar MCR302) installedon sample table at the TAIKAN (Rheo-SANS setup).

135K（ソフトマター科学）
PF BL-6A, BL-10C, BL-15A2

PF 小角散乱ビームラインの現状
Current Status of SAXS beamlines at the PF
清水伸隆 1、高木秀彰 1、西條慎也 1、永谷康子 1、森丈晴 1、米澤健人 1、
大田浩正 2、谷田部景子 1、高橋正剛 1、小菅隆 1、五十嵐教之 1
1 KEK-PF、2 三菱電機 SC
Photon Factory には現在、3 本の小角散乱ビームライン（BL-6A, 10C, 15A2）が稼働している。BL-6A は、偏向電磁石光源のビームラインであり、測定 X 線
エネルギーは 8.27keV（1.5Å）固定でカメラ長は 0.25～2.5m の範囲で変更可能である。BL-10C は、偏向電磁石光源のビームラインであり、測定 X 線エネルギーは 6～14keV（0.9～1.9Å）と可変で、カメラ長も 0.25～3m の範囲で変更可能である。BL-15A2 は短周期アンジュレータを光源とするビームラインで 2.1～15keV の光を利用できるが、汎用 X 線エネルギー（5.7～15keV（0.83～
2.18Å））の SAXS/GISAXS-WAXD を実施する最長 3.5m の実験定盤と Tender
領域の X 線エネルギー（2.1～5.4keV（2.3～5.9Å））における GISAXS 専用装置
を直列に設置している。2016 年度においてもビームラインのハード・ソフトウェ
アの高度化、開発を実施したので以下に報告する。
以前より要望の高かった試料の冷却と加熱を行なうための試料ホルダーとして 10002L（Linkam Scientific）と HSC302-LN190（Instec）を導入した。前者は-190～600℃の範囲に対応しており、後者も-190～400℃の範囲に対応している。特徴として、HSC302 は、温度範囲は狭いが標準の溶液試料セル等を抜き差しして使用することが可能であり、試料の位置決めが容易で、散乱強度のバックグラウンドを引く場合に有利である。フォトダイオードを仕込んだビーム
ストッパーに関しては、Al-Si（1%）製の 25μm のワイヤーを導線として使用し、散乱強度データに全く信号線の影が写らないタイプを導入した。回転サンプル
チェンジャー（RSC）では、試料円盤の穴の数を 24 から 36 に増やし、最大 36個の試料を装填できるようになった。検出器 PILATUS の画像データには格子状のギャップ領域があるため、検出器を 3 つのポジションでデータを測定し、開発済のソフトウェア Synthesizer で 3 枚の画像を合成すれば、ギャップ領域を補完した 1 枚の画像データを作成できる。RSC での試料を切替える動き、
GISAXS 測定時に入射角を変動させるような動き、試料面内のマッピングを行なうためのグリッドスキャンでの動き等とこのような検出器の動きを全て全自動で制御して測定するためのアルゴリズムも導入している。小角散乱データの解析用にソフトウェア SAngler を開発済だが、高角散乱用データの解析のため新たにソフトウェア WAngler を開発した。BioSAXS においては、BL-10C 用に新たなオンライン HPLC を導入し SEC-SAXS 測定に活発に利用されている。

136K（ソフトマター科学）
MLF-BL15

剪断流動場での結晶/非晶高分子混合系の配向構造
Anisotropic Scattering Pattern Observed on
Crystalline/Amorphous Polymer Blend under Shear
山口大輔 1、武野宏之 2、橋本竹治 3、高田慎一 4
1 JAEA 物質科学研セ、2 群馬大学、3 京都大学、4 J-PARC センター
超高分子量(Mw~120 万)結晶性（アイソタクチック）ポリプロピレン（以下、iPP）
を非晶性（アタクチック）ポリプロピレン(aPP)(Mw~2 万)を分散媒として 3:7 の重量比で混合した系に対し、結晶化温度(Tc)以上の 190℃でのメルト相溶状態を初期状態とし、定常剪断流動の下で Tc 以下(135~155℃)に急冷した場合の異方的な結晶生成に伴う構造形成を中性子(SANS)・光・放射光等のプローブを用いた散乱法および光学顕微鏡(OM)による実空間観察と相互に比較し調べた。OM 観察で評価される Tc は 155℃であり、図 1 に示すように 135℃では
剪断流動の印加の有無に係らず 30 分以内にマクロレベ
ルの結晶生長が完了するがその形状は !! =0.2 の剪断速
度をかけることで流動方向に
大きく伸張したものとなる。その挙動は光散乱とは一致する傾向にあり 135℃
への急冷後 4 ~ 4.5min.には流動と直交する方向に延びたパターンを観測した。
一方、同様の in-situ SANS 測定を BL-15 で実施した結果、OM、光散乱と同条
件の !! =0.2, 135℃では図 2 に示すように、詳細に観察すれば僅かにその兆候があるものの異方性が目立たないパターンを得た。但し、同時間帯の散乱強度の比較において顕著なように、流動の効果は結晶成長の速度に明瞭に現れる。他の条件で調査を行った結果、より Tc
近傍の 145℃, !! =0.6の高剪断速度領域で図に示すような異方性が明瞭な散乱パターンを確認したが、その傾向は光散乱とは異なり、流動方向に高い強度
分 布 を 示 し た。 こ れ らの結果をもとに起こりうる結晶生長機構を現在考察中である。

137K（ソフトマター科学）
PF-BL10C、MLF-BL20

力学的にタフなクレイ－高分子ブレンドハイドロゲルの構造
Structures of Mechanically Tough Clay/Polymer
Blend Hydrogels
武野宏之１、能田洋平２、泉妻英樹３、小泉智２
１ 群大院理工、２ 茨城大工、３ 日立電機工業[緒言] 通常の合成高分子ハイドロゲルは力学的に脆弱で、伸長、圧縮、ひねりなどの力学変形に対して容易に破断する。近年、このような力学的脆弱性を克服した力学的にタフなハイドロゲルの研究が進められてきた。その中の成功例の一つであるクレイ－高分子ナノコンポジットゲル
は、クレイの存在下でアクリルアミド系のモノマーを重合することにより調製される 1。このゲルは 1500％以上の伸長性を有し、ひねりなどの力学変形に対しても破断しない。このクレイ－高分子ナノコンポジット
ゲルに対するコントラスト変調中性子散乱法を用いたゲルの局所構造解
析において、クレイ粒子周りに高分子吸着層が存在することが確認されている 2。一方、我々はクレイの分散剤を用いることにより、クレイ粒子と超高分子量アニオン性高分子の単純混合によって、力学的にタフなハ
イドロゲル（クレイ－高分子ブレンドハイドロゲル）を作製することに成功した 3。本研究では、小角中性子散乱(SANS)と放射光小角 X 線散乱(SAXS)を組み合わせたコントラスト変調法を用いることにより、クレイ－高分子ブレンドハイドロゲルの構造を調査した。
[実験] クレイには、RockWood 社製のラポナイト XLG[Na0.7[(Si8 Mg5.5
Li0.3)O20(OH)4]]、高分子には WAKO 社製のポリアクリル酸ナトリウム(重量平均分子量 3.5 × 106)を用いた。J-PARC にある茨城県材料構造解析装置（iMATERIA）を用いて重水(D2O)/軽水(H2O)混合溶媒の比率を変えて調製したハイドロゲル試料に対して、コントラスト変調 SANS 測定を行った。放射光 SAXS 測定は高エネルギー加速器研究機構のビームライン(BL-10C)にて行われた。
[結果] D2O/H2O 混合溶媒の比を変えることにより、散乱強度および形の異なる SANS プロフィールが得られた。これらのデータと放射光 SAXS
データを組み合わせて部分散乱関数分解解析を行うことにより、各成分の部分散乱関数を求めた結果について報告する。
[参考文献]
1. Haraguchi, K. et al. Macromolecules 2005, 38, 3482.
2. Miyazaki, S.et al. Macromolecules 2007, 40, 4287.
3. Takeno, H; Nakamura,W. Colloid Polym. Sci.2013, 291, 1393.

138K（ソフトマター科学）
PF-BL6A、PF-BL10C

12-ヒドロキシステアリン酸ゲルの自己集合構造
における多形効果
Polymorphic Effects on Self-Assembling Structureof 12-Hydroxystearic Acid Gels
武野宏之、小塚舞
群大院理工[緒言]有機溶媒中に少量の物質を加えると、ゲル化を引き起こす物質が知られており、低分子ゲル化剤と呼ばれている。そのようなゲルでは、ゲル化剤同士が自己集合し、三次元的にネットワーク形成をすることによりゲル化する。
通常、この自己集合構造は水素結合、イオン相互作用、ファンデア・ワールス
力などの非共有性相互作用によって形成される。12-ヒドロキシステアリン酸(12-HSA)は長鎖脂肪酸から成る低分子ゲル化剤であり、廃油固化剤などに利用されている。このゲルでは結晶性のファイバーが三次元ネットワークを形成することによりゲル化することが知られている。最近では、溶媒や温度の変化によって多形の存在が示唆されているが、多形と自己集合構造の関係性は現時点で明らかではない。 本研究では、種々の溶媒を用いて、様々な温度
履歴によって作製される 12-HSA ゲルの自己集合構造を調査した。
[実験] 12-HSA を種々の溶媒に加えて、ゾル－ゲル転移温度以上の高温で加熱溶解させた後、室温に静置することによりゲルを作製した。種々の降温速度、温度ジャンプによって作製した 12-HSA ゲルに対して、小角 X 線散乱/広角 X
線散乱(SAXS/WAXS)同時測定を行った。なお、測定は高エネルギー加速器研
究機構のビームライン BL-10C および BL-6A にて行われた。
[結果]0.4℃/min の降温過程における 3wt% 12-HSA/フェニルメチルシリコーン(F5)ゲル, 12-HSA/ドデカンゲルの小角 X 線散乱プロフィールを Fig. 1 に示す。前者では、3 つの異なる位置に(001)ピーク（q=0.135, 0.147, 0.159Å-1 ）が観測され、後者では 0.129Å-1 にピークが観測された。

Fig. 1 SAXS profiles for 3 wt% 12-HSA/phenylmethyl silicone gel (a) and for 3 wt% 12HSA/dodecane gel (b) at a cooling rate of 0.4 °C/min.