分子集合体におけるフラクタル構造の形成と光励起ダイナミクス

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03403001
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 山崎 巌 北海道大学, 工学部, 教授 (80002111)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西村 賢宣 北海道大学, 工学部, 助手 (60218211) ; 太田 信廣 北海道大学, 工学部, 助教授 (70113529)
• Keywords: フラクタル / LB膜 / 疎水性高分子 / ピコ秒レーザー / 励起エネルギー移動 / 蛍光減衰曲線 / 高分子コロイド / 相転移

Research Abstract

本年度の研究成果は次ぎのように要約される。
(1)LB単分子膜の中に取り込まれたフルオレン、ナフタレン、ピレン、アントラセンなどの芳香族炭化水素(分子の形状とフラクタル分散との相関、単分子膜中のフラクタル構造)、
フルオレン、ナフタレン、アントラセンをLB膜に取り込むために、これらの分子に長鎖脂肪酸基をつけた化合物を合成し、LB膜を作成した。次いでピコ秒蛍光減衰曲線の解析、時間分解スペクトルの解析より、これらの芳香族分子の膜中の分散を調べ、フラクタル次元が1.8〜1.9を与え、均一分散に近いことが明らかとなった。これは従来のシアニン、ローダミン系色素分子の次元1.3とは大きく異なることがわかった。
(2)種々のゲスト分子を組み入れた1層-20層にわたるLB多層膜(色素分子の分布が2次元から3次元移行するときのフラクタル構造)、
クリスタルバイオレットとローダミンBの間で起こるエネルギー移動を、ピコ秒蛍光分光によって調べ、その結果、層数が増えるにしたがって、フラクタル次元が2次元から3次元へ連続的に変化することがわかり、フラクタル構造の化学系における有用性について確証された。
(3)ピレンおよびナフタレンでラベル化した疎水性高分子(高分子ミクロ凝集体におけるフラクタル構造)。
ポリイソプロピルアミド高分子の水溶液についてピレンとナフタレンの間で起こるエネルギー移動を調べることによって、この高分子鎖構造の相転移にともなって、フラクタル次元が1次元から2次元へジャンプすることがわかり、高分子構造とフラクタル次元の間の相関が明かとなった。

Research Products

• [Publications] N.Ohta,N.Tamai,Y.Nishimura,T.Yamazaki: "Direct trapping energy transfer from rhodamine B to crystal violet in Langmuir-Blodgett monolayer" Chem.Phys.177. 591-600 (1993)
• [Publications] 山崎 巌: "LB累積膜の手法による有機超薄膜の分子分散制御" 高分子. 42. 496-499 (1993)
• [Publications] N.Tamai,H.Matsuo T.Ohta,I.Yamazaki: "Excitation energy relaxation of oxacyanine in Langmuir-Blodgett monolayer films;Picosecond time-resolved fluorescence study" Chemistry of Functional Dyes. 2. 810-815 (1993)
• [Publications] I.Yamazaki,S.Okazaki T.Yamazaki,N.Ohta: "Optically Switching molecular devices by means of Langmuir-Blodgett multilayer films" Chemistry of Functional Dyes. 2. 556-563 (1993)