分子シンクロ現象のセンシングおよび人工視覚素子の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11167227
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 岩本 光正 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (40143664)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 間中 孝彰 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (20323800) ; 真島 豊 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (40293071)
• Keywords: 分子シンクロ現象 / 変位電流 / SHG / コマンドサーフェス / 相転移 / 単分子膜 / 液晶 / 人工視覚素子

Research Abstract

1.単分子膜の分極現象と変位電流およびSHG測定による評価
界面での分子膜の挙動は分子シンクロ現象の基点となる重要な場であるから、界面での分子膜の挙動を計測する技術の開発は、分子シンクロ現象の研究に必須である。このような背景をもとに、これまでMDCとSHG計測が同時に可能な測定装置を構築し、液晶性単分子膜の変位電流とSHGの測定(圧縮過程におけるスペクトルの評価)を行ってきた。今年度は、より一般的な系への拡張と生体系分子との類似性からキラル系分子を用いた測定も行い、旋光性に起因するSHG信号を得ることができた。また、nOCB系分子において観測されていた相転移現象に関して、表面膜を粘弾性流体として捉え、その挙動を理論的に記述することに成功した。この理論的な予測は、実験で得られているSHG信号の挙動をよく説明できている。
2.コマンドサーフェス分子から液晶分子への刺激伝達機構
界面誘電物性の立場からコマンドサーフェスにおける刺激伝達機構の解明を目指して、これまで液晶セルを製作し、セル容量および光透過率の測定と解析を行ってきた。今回、界面近傍における液晶分子と光異性化分子の相互作用を直接的に観測するため、コマンドサーフェス基板上に液晶分子の超薄膜を形成し、表面電位法と表面SHG法による観測を試みた。超薄膜の作製条件を検討するため、表面電位とSHGの蒸着時間依存性を測定したところ、ある時間(1層の蒸着時間)で飽和値に達することがわかった。続いて、アゾベンゼン系高分子上に液晶を蒸着してその挙動を観測した。アゾベンゼン系高分子もSHG活性であるが、液晶を蒸着するに従ってSHG強度が減少し、これは界面近傍において液晶分子がアゾベンゼンのダイポールを打ち消す方向に配向するためと結論づけた。これらの結果から、極性配向の方向を知るうえで、表面電位などの電気的測定と、SHGを組み合わせることが非常に有効であるとわかった。

Research Products

• [Publications] Wei Zhao: "Weak boundary anchoring twisted nematic effect and homeotropic to twisted-planar transition"Physical Review E. Vol.65,No.3. 031709-1-031709-11 (2002)
• [Publications] Mitsumasa Iwamoto: "Tilting phase transition of amphiphile monolayers at the air-water interface : Physically reasoning phase portion in a phase diagram"Journal of Chemical Physics. Vol.117,No.16. 7705-7711 (2002)
• [Publications] Mitsumasa Iwamoto: "Generation of Maxwell-displacement current due to tilting phase transition of amphiphile monolayers on water surface"Chemical Physics Letters. Vol.359,No.1-2. 169-175 (2002)
• [Publications] Takaaki Manaka: "Determination of dipole moment of azobenzene dendrimer by Maxwell-displacement-current measurement for Langmuir Monolayer"Chemical Physics Letters. Vol.355,No.1-2. 164-168 (2002)
• [Publications] Alex V.Zakharov: "Monolayers at the air-water interface : Maxwell displacement current and optical second-harmonic"Physical Review E. Vol.66,No.6. 061605-1-061605-7 (2002)
• [Publications] 岩本 光正: "変位電流・光第2次高調波発生による有機単分子膜の評価"応用物理. Vol.71,No12. 1502-1507 (2002)
• [Publications] Mitsumasa Iwamoto: "Analysis of Maxwell displacement current generated from chiral phospholipid monolayers"Colloids and Surfaces A. 198-200. 287-292 (2002)
• [Publications] Tetsuya Yamamoto: "Electrostatic Charge Effect on the Orientational Distribution of Molecules on the Water Surface"Chemical Physics Letters. Vol.368,No.3-4. 370-376 (2002)
• [Publications] Mitsumasa Iwamoto: "Detection of tilting phase transition in monolayers at air-water interface by Maxwell-displacement current and optical-second harmonic generation measurements"KIEE(The Korean Institute of Electrical Engineers) International Transactions on EA. 12C-2. 64-69 (2002)
• [Publications] Mitsumasa Iwamoto: "Compression-shear-induced tilt azimuth orientation of amphiphile monolayers at air-water interface : a C∞→C2V transition occurs in flow of 2D hexatic structure"Physical Review E. (掲載予定). (2003)
• [Publications] Atsushi Tojima: "Detection of Phase Transition of Monolayers at Air-Water Interface by Compression using Maxwell Displacement Current and Optical Second Harmonic Generation"Journal of Chemical Physics. (掲載予定). (2003)
• [Publications] Mitsumasa Iwamoto: "Encyclopedia of Surface and Colloid Science"(2002)
• [Publications] Atsushi Tojima: "Nanotechnology and Nano-Interface Controlled Electronic Devices"Northholland(掲載予定). (2003)