旭硝子財団助成研究成果報告2022

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足立　俊輔水の窓軟Ｘ線による液相での過渡吸収分光の実現35Shunsuke ADACHI石山　達也生体適合性を有する高分子界面の分子構造研究36Tatsuya ISHIYAMA(2020採択)Soft X-ray transient absorption spectroscopy in the liquid phase(Project 2020)(2020採択)Study of Molecular Structure at Interfaces of Biocompatible Polymer(Project 2020)40旭硝子財団　助成研究成果報告（2022）concentration samples that can be measured using PCR. The virus measurement using nanopore is a promis-ing method as an advanced technique for a rapid detection of virus.液相での軟X線時間分解分光を実現するために，いくつかの基盤技術を開発した．三本の微小流路を有するマイクロフルイディックチップを用いて，液膜ジェットの作製を行った．得られた液膜ジェットを真空中の試料位置に配置するための，液体試料用真空チャンバーの建設を行った．軟X線用回折格子と軟X線CCD検出器からなる分光器を作成し，水の窓領域をカバーする軟X線の発生を確認した．We developed some underlying technologies to realize soft X-ray time-resolved spectroscopy in the liquid phase. A liquid flat jet was obtained using a microfluidic chip consisting of three channels. The liquid flat jet was introduced in a vacuum chamber, where the jet was collected with a liquid nitro-gen-cooled trap. A soft X-ray spectrometer based on a blazed variable-line-spacing grating and a back-illuminated X-ray CCD camera was constructed. We observed high-harmonic generation extend-ing beyond the carbon K absorption edge.生体適合性高分子のひとつであるpoly(2-methoxyethylacrylate) (PMEA)と水との水素結合構造の詳細を調べるため，含水PMEA系の分子動力学シミュレーションを行った．生体適合性高分子の重要な相互作用サイトと言われているカルボニル酸素とメトキシ酸素に孤立電子対サイトをモデルに取り込むことにより，実験で観測される赤外スペクトルを良く再現する新しいPMEAモデルを開発した．含水PMEA中の水は上記の2つの酸素サイトに対して同時に水素結合する傾向があることが分かり，これにより低含水領域で側鎖同士が向き合って重なる“head-to-tail”構造が形成されることを新たに発見した．The hydrogen bonding (Hbonding) structures of the water molecules and the side chains of poly(2-methox-yethylacrylate) (PMEA), which is one of the bioinert polymer, were elucidated via Molecular dynamics (MD) simulations of water sorption in PMEA. We developed a new PMEA model incorporating lone-pair virtual sites on the carbonyl and methoxy oxygens of the side chain of PMEA, which are the key interaction sites in a biocompatible polymer. The PMEA model well reproduces the experimental infrared spectra of the hydrated polymer. The MD simulation results reveal that water molecules tend to form H-bonds with the carbonyl oxy-gen and the methoxy oxygen of the side chain of PMEA simultaneously, which enhance the “head-to-tail” stacking structure of the side chains at a low concentration range of water.