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(a)OH終端界面および(b)H終端界面（酸化層：約-1~0 nm）からの距離に対する当量比（硬化剤/主剤）プロファイル。OH終端界面近傍では界面から離れた領域（当量比：1.0）に対して当量比が増加しており、H終端界面では反対に低下していることがわかる。(c)主剤と硬化剤の架橋反応により形成される2級アミン（直鎖構造）、3級アミン（分岐構造）、OH基の模式図。(d)反応硬化分子動力学シミュレーションにより架橋反応させたエポキシ樹脂（当量比：0.6~1.4）中の2級アミン、3級アミン、OH基の数密度。当量比の増加と共に2級アミンとOH基の密度は増加するのに対し、3級アミン（架橋分岐点）の密度はほぼ一定である。ここから、接着界面近傍で当量比が異なると、エポキシ樹脂中の官能基や架橋分岐点の密度、架橋分岐点間の分子鎖の長さといった”架橋構造”も異なることがわかる。 図3. (a)OH終端界面および (b)H終端界面の接着界面近傍の構造およびエポキシ樹脂剥離時の破壊面の模式図。OH終端界面ではSi基板表面での界面剥離が少なく樹脂が比較的厚く（5~10 nm）残存している一方、H終端界面では界面剥離が多くみられた。また、OH終端界面ではSi基板と樹脂の接触面において水素結合が多数形成される。 今後の展開 本研究で得られた接着界面での化学的相互作用に対する分子論的知見は、種々の樹脂/無機材料接着系に適用可能であり、航空機・自動車・船舶などに使用される繊維強化プラスチックの高強度化、電子回路基盤における樹脂封止剤の耐剥離性の向上などへの応用を通して、省エネルギー社会の構築やカーボンニュートラルな社会の実現への貢献が期待できます。さらに、本研究で確立した接着界面分析の方法論は、接着界面における化学状態・結合や分解・劣化・破壊過程の精密計測に道を拓き、新規の接着・剥離技術の開発に繋がることになると考えられます。 【謝辞】 本研究は、科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業（CREST）（課題番号：JPMJCR1993、JPMJCR19T4）、日本学術振興会（JSPS）科研費（課題番号：JP20K15330、JP22H00329、JP23H02017）の助成、および文部科学省委託事業ナノテクノロジープラットフォーム（東北大学および京都大学構微細構造解析プラットフォーム）の支援を受けて行われました。 【用語説明】 注1．透過型電子顕微鏡法（TEM）、走査透過型電子顕微鏡法（STEM）： 　TEMは、光学顕微鏡法で利用される光の代わりに電子を用いることで、100万倍などの非常に高倍率で観察することができる顕微鏡法。試料上部から照射された電子は、試料中を透過する間に試料との相互作用により散乱・エネルギー損失などの現象を引き起こします。試料下部に配置された検出器で試料を透過してきた電子の強度を記録することで、像観察や化学状態の解析を行います。1 nm以下の径に細く収束した電子線を試料上で走査しながら、各照射点を透過した電子線の強度をプロットすることで2次元画像を構成する観察手法は、走査透過電子顕微鏡法（STEM）と呼ばれます。 注2．分子シミュレーション：　コンピュータを使用して、分子の挙動や相互作用を数値計算すること、またその手法。本研究では、エポキシ樹脂（注８）の主剤と硬化剤の架橋反応を組み込んだ反応硬化分子動力学シミュレーションを使用しました。 注3．表面化学状態：　材料の表面に存在する元素の種類や結合状態、官能基や吸着分子の種類や密度などによって決まる化学的な状態。 注4．接着剤：　2つの物体を貼り合わせるために使用される化学物質。 注5．化学的相互作用：　被着体表面と接着剤の間に形成される化学結合や分子間力に由来する相互作用。 注6．機械的相互作用：　被着体表面の凹凸が接着剤に“引っ掛かる”ことにより生じる相互作用で、アンカー効果とも呼ばれます。 注7．シリコン（Si）基板：　シリコン（Si）単体で構成される平板状の基板。化学処理によって特定の官能基で基板表面を修飾し化学状態を制御することができます。 注8．エポキシ樹脂：　産業的に広範に使用される多成分混合型の接着剤・封止剤。エポキシ基を有する主剤と硬化剤が架橋反応を起こすことで3次元的なネットワーク構造を形成し硬化します。しばしば架橋反応には熱や光などの外部刺激が必要となります。 注9．電子エネルギー損失分光（EELS）：　試料を透過する電子が試料と相互作用することで失ったエネルギーを分光し、損失スペクトルを得る手法。電子線照射箇所に含まれる元素の種類や化学結合の情報を得ることができます。 注10．nm（ナノメートル）：　1ナノメートルは10億分の1メートルであり、nmと表記します。 注11．当量比：　ここではエポキシ樹脂の中に存在する主剤のエポキシ基の数に対する硬化剤のアミノ基に含まれる水素原子の数の比のことを指します。   論文情報 &＃8220;Effect of Inorganic Material Surface Chemistry on Structures and Fracture Behaviours of Epoxy Resin&＃8221; 宮田智衆、佐藤庸平、川越吉晃*、白須圭一*、Wang Hsiao-Fang、熊谷明美、木下空、水上雅史、吉田要、Huang Hsin-Hui、岡部朋永、萩田克美、溝口照康、陣内浩司* *責任著者：東北大学 多元物質科学研究所　教授　陣内浩司、 東北大学大学院 工学研究科　ファインメカニクス専攻　准教授　白須圭一、 東北大学大学院 工学研究科　航空宇宙工学専攻　助教　川越吉晃 Nature Communications DOI：10.1038/s41467-024-46138-6 ▶ 東北大学 ▶ ファインセラミックスセンター（JFCC） ▶ 科学技術振興機構（JST） ▶ 東北大学大学院工学研究科 ▶ 高分子物理化学研究分野  問い合わせ先 （研究に関すること） 東北大学多元物質科学研究所 教授　陣内 浩司（じんない ひろし） TEL: 022-217-5329 Email: hiroshi.jinnai.d4*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください） （報道に関すること） 東北大学多元物質科学研究所 広報情報室 TEL: 022-217-5198 Email: press.tagen*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください） ファインセラミックスセンター 研究企画部 TEL: 052-871-3500 Email: ressup*jfcc.or.jp（*を@に置き換えてください） 科学技術振興機構 広報課 TEL: 03-5214-8404 Email: jstkoho*jst.go.jp（*を@に置き換えてください） （JST事業に関すること） 科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ 安藤 裕輔（あんどう ゆうすけ） TEL: 03-3512-3531 Email: crest*jst.go.jp（*を@に置き換えてください） 多元研とは 所長あいさつ 概要 理念 沿革 歴代所長 栄誉 女性研究者紹介 シンボルマーク 人員・組織図・予算 国際交流協定 研究活動 研究分野一覧 研究者一覧 研究支援組織 多元研グリーン戦略 受賞一覧（教職員） 受賞一覧（学生） 主な大型プロジェクト （2022年度） 部門別教員及び主要研究課題 産学連携｜企業・研究者の方へ 多元研の産学連携 連携の流れと事務手続き 女性企業研究者支援 教育活動｜多元研で学びたい方へ 多元研で学ぶには 協力講座一覧 教育支援プログラム メッセージ 情報公開 刊行物 自己評価報告書 多元研動画チャンネル 男女共同参画委員会 ご寄付のお願い 基金の主な使途 寄附をする LINKS 東北大学 国立大学附置研究所・センター長会議 東北大学メディカルサイエンス実用化推進委員会 --> 国立大学法人東北大学多元物質科学研究所 〒980-8577仙台市青葉区片平二丁目1番1号 TEL：022-217-5204