2022.05.24
CROSS研究生体験記 奈良女子大学 長濱氏
奈良女子大学 大学院人間文化総合科学研究科
博士前期課程1年 長濱 佑美
私は2021年12月2日から21日までの20日間、一般財団法人総合科学研究機構（CROSS）中性子科学センターに研究生として滞在し、界面活性剤の物性測定を行いました。
私は、アルキル鎖長の異なるアミノ酸−糖ハイブリッド界面活性剤を新規に分子設計・合成し、水溶液中の界面化学的な物性や会合体の構造、泡沫の構造・安定性について研究しています。その中で、アミノ酸として優れた保湿性を有するグリシン、糖として麦芽糖由来のマルトースに着目して合成を進めています。このアミノ酸−糖ハイブリッド界面活性剤は、アミノ酸系界面活性剤と糖型界面活性剤の両方の性質を併せもつことが期待されます。これまでの研究で、合成したアミノ酸−糖ハイブリッド界面活性剤はアルキル鎖長や試料濃度を変えると増粘性を示すことが明らかになり、水中でのレオロジー挙動に強い関心をもちました。そこで、今回の実習では、J-PARCに設置のレオメーター装置を用いて、合成したアミノ酸−糖ハイブリッド界面活性剤のレオロジー（粘度のずり速度依存、粘弾性の角周波数依存）を測定することで、レオロジー測定について学ぶとともにレオロジー挙動を調べました。さらに、糖型界面活性剤についても測定し、アミノ酸骨格の有無による会合体特性の違いを検討しました。粘度および粘弾性測定に加え、動的光散乱の測定を行い、得られた結果をSPring-8でのX線小角散乱（SAXS）や低温透過型電子顕微鏡（cryo-TEM）の結果と併せて考察することで、水溶液中の会合体の構造の解明を目指しました。
レオロジー測定は、大学の研究室で新規に合成したアルキル鎖長が10～16のアミノ酸−糖ハイブリッド界面活性剤を10～1000 mmol/dm3の濃度になるように調製し、クラフト温度以上の温度で測定を行いました。糖型界面活性剤はハイブリッド界面活性剤と比較して水溶性が低く、溶解した濃度範囲でミセルを形成し、高次構造の会合体は確認されませんでした。これらの結果より、アルキル鎖と糖の間にアミノ酸を導入することでアミド結合が増えるために水溶性が劇的に向上することなど、水溶液中でのアミノ酸−糖ハイブリッド界面活性剤の会合体形成に関する知見を得ることができました。
レオロジー実験
20日間の実習では常に装置を動かし、貴重な滞在期間を無駄にすることなく研究に取り組みました。実習中には何度か実験データの解析や議論する時間を設けていただいたことで考察すべき点が明確になり、常に目標をもって励むことができました。さらに、中性子小角散乱（SANS）についてもご教授いただき、とても興味をもちました。さまざまな技術を身につけることで、今後の研究の幅を広げていきたいと考えています。実習だけでなく、CROSSの方々との何気ない会話が息抜きとなり、楽しい時間を過ごすことができました。
最終日には成果報告会があり、CROSSの皆様と議論する機会をいただきました。さまざまな角度から意見をいただけたことで新たな知見が得られ、レオロジーに対する理解が深まり、非常に有益な時間を過ごすことができました。今回の実習で学んだレオロジーの知識や新たな知見を活かし、より詳細な構造解析に取り組みます。また、SANSについても理解を深め、今後機会がありましたらぜひ取り組んでみたいと思います。
成果報告会の様子
修了書授与式の様子
最後になりましたが、今回の実習を受け入れてくださいました柴山充弘中性子科学センター長、指導していただいた岩瀬裕希副主任研究員をはじめとするCROSSの皆様、貴重な経験の機会を与えてくださいました吉村倫一教授に深く感謝申し上げます。