電極界面での質量および粘弾性変化のリアルタイム高感度測定システムの確立

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04555194
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 小山 昇 東京農工大学, 工学部, 教授 (40134845)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 富士元 英二 北斗電工(株), 取締役技師長 ; 直井 勝彦 東京農工大学, 工学部, 講師 (70192664)
• Keywords: 水晶振動子 / レドックス活性薄膜 / “in situ"計測システム / 電極分離型水晶振動子 / エリプソメトリー

Research Abstract

圧電素子である水晶振動子電極(QCE)を用いた測定法は、レドックス活性薄膜の酸化還元反応に伴う物質移動過程および薄膜の特性変化を高感度で検知できる測定手段として、近年大きな関心が持たれている。本研究では、この測定法の“in situ"高感度測定システムを確立し、その実用化を計ることを第一の目的とした。更に、薄膜の体積の動的変化を光学特性の変化として捕えることができるエリプソメトリーの“in situ"計測システムを確立することを第二の目的とした。本年度の研究で以下のことが明らかになった。1.発信器の周波数出力を周波数カウンターにて計測し、その周波数応答と電流応答とをGP-IBインターフェイスおよびA/Dコンバータを介して同時にコンピュータに転送する計測システムを確立した。2.種々のレドックス活性高分子薄膜系をQCE上に構築し、作製した測定システムを用いて電気化学的測定を行った。QCEの共振周波数は薄膜の酸化還元に対して迅速に応答し、リアルタイムでの周波数測定を可能にした。また、インピーダンスアナライザーと連動させた測定の結果から、薄膜の特性変化に関していくつもの興味深い知見が得られた。3.電極分離型水晶振動子(水晶振動子に蒸着された電極を除去し、水晶振動子から一定の間隔をおいて電極板を設置したもの)の発振が、通常の水晶振動子に比べて粘性および密度変化に対して敏感であることを見いだした。この結果から、電極分離型水晶振動子が溶液の動粘性を評価する新しいタイプの検出素子として有用であることが明らかになった。4.エリプソメトリー測定において、その測定精度を大きく左右するレーザー光路系の構築と調整を行った。QCEを用いた電気化学的測定と同時にエリプソメトリー測定を行うことができる、リアルタイム測定系が確立されつつある。

Research Products

• [Publications] Shin IKEDA: "Investigation of Electrochemical Behavior and Mass Transfer Process of Ferrocene-Siloxane Polymer Film Using Quartz Crystal Electrode Method" Anal.Chem.(1993)
• [Publications] Kimiya TAKESHITA: "Electrochemical Quartz Crystal Microbalance Investigations of Poly(pyrrole)/Sulfated Poly(Beta-Hydroxyethers)Composites" J.Electrochem.Soc.(1993)
• [Publications] Takeyoshi OKAJIMA: "Piezoelectric Admittance Measurements of Montmorillonite/Poly-(vinylalcohol)Composite Film-Coated Quartz Crystal Oscillators" Bull.Chem.Soc.Jpn.65(7). 1884-1990 (1992)
• [Publications] Takeyoshi OKAJIMA: "In Situ Electrochemical Quartz Crystal Microbalance Studies on lon and Solvent Transport Accompanying Redox Reactions of Fe(CN)_6^<3-/4-> Complex Confined Electrostatically in Poly(N,N-Dimethylaniline) Polyelectrolyte Films" Denki Kagaku. 60(12). 1082-1090 (1992)
• [Publications] Katsuhiko NAOI: "QCM Analysis on Electropolymerization of Electroactive Polyamiline Film from Non-Aqueous Media" 60(12). 1091-1096 (1992)
• [Publications] Takeyoshi OKAJIMA: "Electrical Equivalent Circuit Paramters for Montmorillonite Clay Film-Coated Quartz Crystal Oscillators in Contact with Air,Moesture and Electrolyte Solutions" Electrochim.Acta. (1993)
• [Publications] Noboru OYAMA: "Molecular Desihn of Electrode Surfaces" John Wiley, 70 (1992)
• [Publications] 小山 昇: "ニューマテリアルハンドブック" 昭晃堂, 15 (1993)