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専門分野（科研費分類）

研究経歴 【 表示 ／ 非表示 】

研究経歴

• 高分子膜の微細構造並びに気体収着・拡散・透過に関するNMR法を用いた研究

  個人研究   科学研究費補助金  

  研究期間：  1996年04月  -  現在

• 構造制御された高分子材料による分離機能

  機関内共同研究   科学研究費補助金  

  研究期間：  1994年04月  -  現在

• 固体NMR法によるアイオノマーの構造解析

  機関内共同研究   科学研究費補助金  

  研究期間：  1991年04月  -  2004年04月

• 固体NMR法による生体高分子の構造解析

  個人研究   科学研究費補助金  

  研究期間：  1986年04月  -  1999年03月

論文 【 表示 ／ 非表示 】

論文

• NMR Spectral Observations of the Gases in Polymer Materials

  Hiroaki YOSHIMIZU

  NMR Spectral Observation of the Gasees of the Gases in Polymer Materials, Experiment al Approaches of NMR Spectroscopy, The NMR Societey of Japan, Ed. ( Springer Nature Singapore Pte Ltd. )    365 - 381   2017年  [査読有り]  [招待有り]

  研究論文（学術雑誌）   単著

  The gas transport properties of polymeric materials, including sorption, diffusion, and permeation, are closely related to the structural characteristics of the polymers. As a result, the analysis of polymers exposed to certain gases by NMR spectroscopy can determine detailed correlations between gas sorption and diffusion in the polymer and high-order structurers. One such method involving the analysis of 129Xe NMR chemical shifts is presented herein. This chapter also discusses the estimation of gas diffusion properties from the peak widths in the NMR spectra of polymers, as well as from data generated using pulsed field gradient NMR.

  

• 配向制御されたポリ4-メチル-1-ペンテン結晶相における気体輸送特性

  吉水 広明, 奥村 祐生

  高分子論文集   71 ( 11 ) 601 - 607   2014年11月  [査読有り]  [招待有り]

  研究論文（学術雑誌）   共著

  ポリ4-メチル-1-ペンテン(PMP)の結晶相における気体輸送特性を調べる目的で，一軸延伸処理を施した試料膜を調製し，気体透過および拡散特性を検討した．延伸試料の配向構造を赤外二色性とX線回折により解析し，結晶相のc軸が膜面に平行で延伸方向に一軸配向しているのを確認した．延伸試料の気体透過特性を，結晶相がランダム配向している未延伸試料と比較した．分子サイズの小さな気体では，延伸試料の透過係数は未延伸試料のものに比べ減少し，結晶相の配向構造の寄与が確認された．一方，比較的大きなサイズの気体では，結晶相の配向構造はその透過特性に影響を与えないと判断された．磁場勾配パルス 1H NMR法を用いて，PMP試料中のメタンの拡散挙動を観察した．延伸試料では拡散異方性が確認され，PMP結晶相の気体輸送特性として，c軸に沿った方向への拡散が他方向へのそれに優先される特性が明らかになった．

  

• 鎖長の異なるアルキル側鎖を有する液晶性コポリエステルが形成する層状構造の磁場配向と気体拡散特性

  吉水 広明, 傘 俊人

  高分子論文集   71 ( 7 ) 325 - 333   2014年07月  [査読有り]  [招待有り]

  研究論文（学術雑誌）   共著

  ピロメリット酸の1,4-ジアルキルエステルと4,4-ビフェノールから合成されたポリエステルは液晶状態を経て独特の層状構造を形成する．これを気体分離材料として応用するために，気体拡散性を向上させる方法を検討した．炭素数18のアルキル側鎖を主成分とし，これより短い側鎖を少量含むコポリエステルを合成し，いずれも高分子鎖が同程度の間隔で配列した層状構造を形成することを確認した．炭素数14のアルキル側鎖成分を20%含むコポリエステルは，炭素数18のアルキル側鎖成分のみから成るポリエステルと比べ，メタンの拡散係数が増大した．このコポリエステルを強磁場下で調製すれば層状構造が磁場印加方向に一軸円筒対称に配向することを確認した．配向試料のメタン拡散係数は，無磁場下で調製し層状構造をランダム配向させた試料の値より大きくなった．共重合化と磁場配向の併用により気体の拡散性は相乗的に向上することが見いだされた．

  

• Temperature dependence of the mean size of polyphenyleneoxide microvoids, as studied by Xe sorption and ¹²⁹Xe NMR chemical shift analyses

  Hiroaki Yoshimizu, Satoshi Ohta, Tomoko Asano, Tomoyuki Suzuki, Yoshiharu Tsujita

  Polymer Journal   44 ( 8 ) 821 - 826   2012年08月  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）   共著

  ¹²⁹Xe NMR spectra of ¹²⁹Xe in polyphenyleneoxide, PPO were measured at various temperatures below Tg. From the analysis of ¹²⁹Xe NMR chemical shifts, the mean volume of individual microvoids in PPO, v could be determined. The temperature when value of v becomes same as a Xe atom, was very close to Tg of PPO. Temperature dependence of individual microvoid’s volume was very similar with that of C_H′, which is obtained by dual-mode sorption model from Xe sorption isotherms and is corresponding to the unrelaxed volume of PPO in the glassy state.

  

• Characterization of the microvoids of a tetramethyl polycarbonate/polystyrene blend system using Xe sorption measurements and ¹²⁹Xe NMR spectroscopy

  Hiroaki Yoshimizu, Takafumi Murakami, Tomoyuki Suzuki, Yoshiharu Tsujita

  Polymer Journal   44 ( 8 ) 827 - 831   2012年08月  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）   共著

  Xe sorption properties of tetramethyl bisphenol A polycarbonate (TMPC)/polystyrene (PS) blends indicated the reduction of microvoids by blending. From the analysis of ¹²⁹Xe NMR chemical shifts of the ¹²⁹Xe in these blends, the mean volume of individual microvoids (v) was calculated. The v values for these blends were smaller than those of predicted by a simple additive rule, as well as the cases of variation of density and Xe sorption properties. This fact indicates that the volume contraction induced by blending for TMPC/PS blends is mainly attributed to contraction volume of individual microvoids.

  

• 種々のガラス状態にあるポリフェニレンオキサイドにおける気体の拡散特性のNMR法による評価

  吉水 広明, 岡澤 誠裕, 神野 哲史, 浅野 朋子, 鈴木 智幸

  高分子論文集   69 ( 7 ) 424 - 434   2012年07月  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）   共著

  三種のポリフェニレンオキサイド(PPO)試料を調製し，キセノンおよびメタン収着測定，ならびに種々の NMR測定を行った．得られた種々のデータから収着気体の拡散挙動を詳細に評価し，PPOのガラス状態の微細高次構造を議論した．収着等温線と NMR化学シフトの解析から，未緩和体積部分，即ち非平衡性の違いがわかった．NMRスペクトルにおける収着気体のピーク線幅は圧力増加とともに減少した．この変化は，互いに異なる拡散性を呈する二つの収着気体を仮定すれば半定量的に解釈でき，圧力増加とともに収着気体の拡散性が増大する現象を説明できた．複数の拡散成分を実験的に確かめる目的で，拡散挙動の観察時間を数百µsにまで短くできる，スピン–スピン緩和時間測定を行った．収着気体の緩和時間の長短と収着実験から得られる見かけの平均拡散係数の大小とは，温度および圧力，ガラス状態の相違，それぞれの観点で定性的によく一致した．一方，緩和時間測定時に得られるスペクトルのピーク線幅は緩和過程とともに減少したことから，PPOのガラス状態の微細高次構造は数十nmレベルで不均一なものと推定された．

  

• Dependence of the Amount of Xe Sorption on the ¹²⁹Xe NMR Chemical Shift in Glassy Polymers

  Hiroaki YOSHIMIZU

  In NMR Spectroscopy of Polymers: Innovative Strategies for Complex Macromolecules; H. Cheng, et al.; ACS Symposium Series 1077; American Chemical Society: Washington, DC, 2011.   1077   509 - 523   2011年05月  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）   単著

  種々の高分子固体の分子凝集状態をXe-129 NMR法から評価し得ることを解説した．具体的には，Xe-129 NMR化学シフト値から，ガラス状高分子のミクロボイドの平均サイズを推定できる事実とその精度を紹介し，新規な高分子固体の構造解析法として有用であることを主張した．

  

• アルキル側鎖を有する液晶性全芳香族ポリエステルの層状構造の磁場配向と気体輸送特性

  吉水広明，　小野晋，　水崎雅薫，　傘俊人

  高分子論文集   66 ( 12 ) 605 - 611   2009年12月  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）   共著

  液晶性で柔軟なアルキル側鎖をもつ全芳香族ポリエステルの層状構造は，磁場配向が可能で，これにより気体の拡散・透過方向の制御が行えることを明らかにした．

  

• Enhancement of Gas Permeability in HPC, CTA, and PMMA under Microwave Irradiation

  Y. Nakai, H. Yoshimizu, Y. Tsujita

  Polymer Journal   38 ( 4 ) 376 - 380   2006年04月  [査読有り]

  研究論文（学術雑誌）   共著

  双極子を有する種々の高分子膜のマイクロ波照射による気体透過性制御を検討したところ，最適な気体分子サイズと試料膜の緻密さとの間に相関関係のあることが明らかとなった．

  

• Enhanced gas permeability of cellulose acetate membranes under microwave irradiation

  Y. Nakai, H. Yoshimizu, Y. Tsujita

  Journal of Membrane Science   256 ( 10 ) 72 - 77   2005年10月

  研究論文（学術雑誌）   共著

  セルロースアセテート膜のマイクロ波照射による気体透過性制御を詳しく検討したところ，気体分子サイズに最適値のあることが明らかとなった．

  

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著書 【 表示 ／ 非表示 】

著書

• IR分析テクニック事例集

  戸高宗一郎企画編集 (担当： 共著 , 担当範囲: pp.　494-497 )

  技術情報協会  2013年10月 ISBN: 9784861044946

  FT-IR法による高分子材料中の異成分の検出の研究事例について解説した

• 広がるNMRの世界‐40人の研究者からの熱いメッセージ‐　（共著）

  朝倉哲郎，吉水広明　他 (担当： 共著 , 担当範囲: 14－17　ページ )

  コロナ社  2011年04月 ISBN: 978-4-339-06619-7

  本書では幅広い分野で，現在，活発に活躍されておられるNMR研究者，すなわちNMRの威力や魅力を十分に知り，それを使いこなしている約40人の研究者を選び，研究内容を紹介していただくとともに，これまでのNMRを用いた研究を通して感じてきた想いを熱く書いていただきました．

• 高分子辞典　第3版　(共著)

  高分子学会編，　吉水広明 (担当： 共著 , 担当範囲: 本人の担当分は，以下の３項目（一次構造，DNMR，分光法） )

  朝倉書店  2005年06月

  基礎高分子化学領域の充実の他，発展領域を考慮し用語数も約5400と増やし内容を一新し，平易に解説した五十音順配列の辞典．〔収録分野〕合成・反応／構造・物性／機能／生体関連／環境関連／工業・工学／他

• Solid State NMR of Polymers　"jointly worked"

  吉水広明, 朝倉哲郎, 出村誠, 西川直樹、分担執筆者：安藤勲、他39名 (担当： 共著 , 担当範囲: pp. 853-890 )

  Elsevier Science B. V.  1998年04月

  各種タンパク質、特に繊維状タンパク質のNMRによる固体構造解析について解説した。

• 高分子の構造(1)　磁気共鳴法 (共著)

  安藤勲，　吉水広明　ほか28名 (担当： 共著 , 担当範囲: pp. 287-307 )

  共立出版  1995年10月

  生体高分子、特に各種合成ポリペプチド並びにタンパク質の固体NMRによる研究例を基に解説した。

• 高分子の固体NMR (共著)

  安藤勲、黒子弘道、佐藤和夫、山延健、吉水広明 (担当： 共著 , 担当範囲: pp. 127-151 )

  講談社サイエンティフィク  1994年03月

  生体高分子、特に各種タンパク質のNMRによる固体構造解析について研究例を中心に記述した。

総説・解説記事 【 表示 ／ 非表示 】

総説・解説記事

• 高分子膜による気体分離

  吉水広明

  高分子 ( 公益社団法人 高分子学会 )  67 ( 7 ) 400 - 401   2018年07月  [依頼有り]

  総説・解説（学術雑誌）   単著

  分離材料を考えるにあたり、「何を」、「どこまで（ど
  んなレベルまで）」分離するのかが先決事項と考える。
  これらを設定しなければ、目的成就に適した素材の選
  定や開発の戦略は決められない。本稿では、気体分離
  に限定して論を進め、筆者らの研究を紹介する。

• 気体をプローブとした高分子のNMR構造解析

  吉水広明

  色材協会誌 ( 一般社団法人　色材協会 )  88 ( 8 ) 265 - 270   2015年08月  [査読有り]  [依頼有り]

  総説・解説（学術雑誌）   単著

  高分子材料の気体輸送特性（気体の溶解・収着および拡散，透過特性）は，その材料の構造特性と密接な関係にある。気体と高分子材料を共存させた系を対象にさまざまなNMRスペクトルデータを取得して，収着量の測量からXe-129 NMR化学シフト値の解析を通じて推し測られる高次構造の詳細や，系内にある気体分子の拡散移動の様態と高次構造との相関などについて精密に検討できる事例を紹介した。

  

• NMR法の気体分離膜解析への応用

  吉水 広明

  繊維学会誌 ( 社団法人 繊維学会 )  68 ( 11 ) P_323 - P_328   2012年12月

  総説・解説（国際会議プロシーディングズ）   単著

  NMR測定で得られる実験データには大別して，①化学シフト値，②信号強度，③スペクトルの線形（線幅を含む），④各種緩和時間，などがある。本稿ではこれらの情報を用いて高分子膜中の収着気体の拡散挙動並びに試料膜の微細高次構造の詳細を検討可能なことを，いくつかの研究例を通して示した。

  

• ¹²⁹Xe NMR法を用いた高分子固体の高次構造解析

  吉水広明

  ケミカルエンジニヤリング ( 化学工業社 )  56 ( 8 ) 636 - 643   2011年08月

  総説・解説（学術雑誌）   単著

  種々の高分子固体の高次構造をXe-129 NMR法から評価し得ることを解説した．具体的には，Xe-129 NMR化学シフト値から，ガラス状高分子のミクロボイドの平均サイズを推定できる事実とその精度の確かさを紹介し，新規な高分子固体の構造解析法として有用であることを主張した．

• 高分子材料による分離機能－高分子の結晶構造場を利用した気体の分離－

  吉水広明, 辻田義治

  高分子 ( 高分子学会 )  54 ( 11 ) 827 - 832   2005年11月

  総説・解説（国際会議プロシーディングズ）   共著

  いくつかの高分子結晶体並びに液晶性高分子が形成する規則構造が，究極の“分子篩”として気体を分離できる事実を紹介し，気体分離膜技術の未来を展望した．

• ¹²⁹Xe NMR法による高分子の固体構造解析

  吉水広明, 鈴木智幸，辻田義治

  繊維学会誌 ( 繊維学会 )  60 ( 10 ) 498 - 503   2004年10月

  総説・解説（国際会議プロシーディングズ）   共著

  種々の高分子固体の分子凝集状態を129Xe NMR法から評価し得ることを解説した．具体的には，129Xe NMR化学シフト値から，ガラス状高分子ではミクロボイドの平均サイズを，ゴム状高分子では密度を推定できる事実を紹介し，新規な高分子固体の構造解析法として有用であることを主張した．

• セルロース膜のマイクロ波照射による気体透過性制御

  中井祐介，辻田義治，吉水広明, 岡本茂

  Cellulose Communications ( セルロース学会 )  11 ( 2 ) 58 - 62   2004年02月

  総説・解説（国際会議プロシーディングズ）   共著

  マイクロ波が水などの水酸基を持つ化合物に与える影響を念頭に，セルロース膜を用いて気体透過時にマイクロ波を照射することでその透過効率を向上させられる事実を紹介し，気体分離膜技術の未来を展望した．

• Applications of NMR Spectroscopy to the Structure and Ionic Aggregates of Ionomers

  H.Yoshimizu, Y.Tsujita

  Annual Reports on NMR Spectroscopy ( Academic Press )  44   1 - 22   2001年07月

  総説・解説（学術雑誌）   共著

  NMR法を用いたアイオノマーの研究例を最新の報告から紹介した．特にエチレンアイオノマーではイオン会合体の存在に加えてエチレンマトリックス相が結晶・非晶の両方を含み，複雑であるが，各種NMR法はこれの構造的知見を詳細に得る一つの有力な手段，との立場で解説した．

• ガラス状高分子膜の気体収着特性と微細構造

  吉水広明，辻田義治

  高分子加工 ( 高分子刊行会 )  48 ( 12 ) 541 - 547   1999年12月

  総説・解説（学術雑誌）   共著

  水晶振動子を用いた新規な気体収着測定法の開発と，その応用例としてガラス状高分子の炭酸ガスによる可塑化現象の観察を紹介した．また，炭酸ガス暴露処理による気体輸送特性の向上と膜構造との相関関係について言及した．更に新たな気体収着特性解析法として¹²⁹Xe NMR法の有用性を解説した．

• ポリイミド気体透過膜

  辻田義治，吉水広明

  新素材 ( 日本工業出版 )  7 ( 5 ) 13 - 17   1996年05月

  総説・解説（学術雑誌）   共著

  適当な酸二無水物とジアミンの組み合わせを選べば，分子骨格を多種多彩に分子設計できるポリイミドの気体透過性について，新しい研究例を基に解説した．

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研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

研究発表

• PMP 結晶の配向制御による気体透過性制御

  清瀬稜人，吉水広明

  第58回高分子と水に関する討論会  (オンライン会議)  2020年12月  -  2020年12月  高分子学会　高分子と水・分離に関する研究会

• 配向制御した sPS の気体輸送特性

  幸野誓哉，吉水広明

  第58回高分子と水に関する討論会  (オンライン会議)  2020年12月  -  2020年12月  高分子学会　高分子と水・分離に関する研究会

• 液晶性ポリエステルが形成する規則構造の磁場配向と気体拡散異方特性

  吉水広明

  2020年 繊維学会秋季研究発表会  (オンライン会議)  2020年11月  -  2020年11月  繊維学会

• ガラス状ポリマーの気体収着による可塑化現象のNMR 観察

  吉水広明

  2020年 繊維学会秋季研究発表会  (オンライン会議)  2020年11月  -  2020年11月  繊維学会

• 気体の収着による高分子材料の可塑化現象の解析

  吉水広明, 石谷創

  第69回高分子討論会  (オンライン会議)  2020年09月  -  2020年09月  高分子学会

• 規則構造場が提供する気体輸送経路の異方性制御

  吉水広明，庄司大槻

  第69回高分子討論会  (オンライン会議)  2020年09月  -  2020年09月  高分子学会

• Characterization of glassy state of polyimide by 129Xe NMR

  Hiroaki Yoshimizu

  ACS National Meeting in San Franciso, August 16-20, 2020 Symposium on "NMR of Materials"  (San Franciso, US)  2020年08月  -  2020年08月  American Chemical Society

• アルキル側鎖を有する液晶性ポリエステルの磁場配向構造とNMR法による気体拡散特性評価

  庄司大槻，吉水広明

  2020年繊維学会年次大会  (タワーホール船堀)  2020年06月  -  2020年06月  繊維学会

• シンジオタクチックポリスチレンの結晶構造特性と気体輸送特性

  幸野誓哉，吉水広明

  2020年繊維学会年次大会  (タワーホール船堀)  2020年06月  -  2020年06月  繊維学会

• 高分子繊維のXe-129 NMR

  清瀬稜人，吉水広明

  2020年繊維学会年次大会  (タワーホール船堀)  2020年06月  -  2020年06月  繊維学会

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工業所有権 【 表示 ／ 非表示 】

工業所有権

• 制御されたキャビティー構造を有する高分子構造物の製造方法

  特願 Ｐ２００２－２３４４３２  特開 Ｐ２００４－７５７３３Ａ  特許 Ｐ３９８９３３２

  辻田義治，　吉水広明

  シンジオタクチックポリスチレン（ｓＰＳ）をホスト化合物とし、トルエン、ベンゼン、ｍ－及びｐ－キシレン、エチルベンゼン、メシチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、クロロベンゼン、ｐ－ジクロロベンゼン及びｐ－クロロトルエンからなる群から選択される化合物をゲスト化合物として単分子単位で規則的に配列させて包接し、安定な包接型結晶化合物（コンプレックス結晶）を含む分子構造体を調製した後、室温のアセトンで前記包接型結晶化合物（コンプレックス結晶）から前記ゲスト化合物を抽出する第１工程と、第１工程の抽出に使用したアセトンを完全に取り除き、かつｓＰＳの前記分子立体構造には変化を与えないメタノールで抽出処理をする第２工程からなる２段階抽出処理することを特徴とする、ゲスト化合物のキャビティ構造を有する高分子構造物を製造する方法。

学術関係受賞 【 表示 ／ 非表示 】

学術関係受賞

• 永井科学技術財団学術賞

  2001年04月   永井科学技術財団  

  受賞者：  吉水広明

• 高分子研究奨励賞

  1998年04月   -高分子学会  

  受賞者：  吉水広明

科研費（文科省・学振）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】

科研費（文科省・学振）獲得実績

• セメント系材料の統合的空隙構造分析手法の開発

  基盤研究(C)

  研究期間：  2016年04月  -  2019年03月  代表者:  胡桃沢清文

  研究課題について，その遂行に関して研究代表者と協力しつつ，補助事業として研究遂行責任者を分担して研究活動を行う研究分担者となった。

• 分子配向が高度に制御された液晶性高分子からなる高性能気体分離膜の創製

  基盤研究(C)

  研究期間：  2012年04月  -  2015年03月  代表者:  吉水広明

  高秩序な分子凝集構造を自発形成する液晶性高分子の磁場配向試料を調製した。具体的にはアルキル側鎖を有する全芳香族ポリエステル類で，層状またはハニカム状に凝集した分子ナノ構造を超電導磁石内で形成させた。高分子鎖が印加磁場方向と平行に並んだ配向が確認された。ハニカム構造は層状構造よりも気体拡散特性が大幅に向上した。また，気体の拡散方向が90°変化している試料も見出された。これらの成果は，「高い透過性と分離能を兼ね備えた新規高性能気体分離膜の創製」が可能であることを証明するものである。

• ＸｅガスとＮＭＲ法を用いた高分子固体の自由体積空間精密評価と気体輸送機構の解明

  基盤研究(C)

  研究期間：  2008年04月  -  2011年03月  代表者:  吉水広明

  種々の高分子固体を対象に様々な圧力下におけるXeガスの吸着量とNMRスペクトル測定を行い，得られたデータを解析し，電子顕微鏡では観察できない0.1ナノメートルレベルの極微小空間の平均サイズを正確に評価し得ることを立証した．さらに，いろいろなNMR観測技術を考案・試行し，高分子固体中の気体拡散現象についても精密評価が可能であることも確認した．これらの成果は高分子膜を気体分離やバリア材料へ応用するのに役立つ．

受託研究受入実績 【 表示 ／ 非表示 】

受託研究受入実績

• 高分子材料（ポリプロピレン）のガスバリア性評価

  提供機関: 富士電機株式会社  一般受託研究

  研究期間： 2018年10月  -  2018年12月  代表者: 吉水広明

学会・委員会等活動 【 表示 ／ 非表示 】

学会・委員会等活動

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