2019 Fiscal Year Annual Research Report
Ultraslow relaxation and hidden phase transition behavior of ultrathin glassy polymers.
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17K05617
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
高橋 功 関西学院大学, 理工学部, 教授 (10212010)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ガラス転移 / 緩和 / X線回折・散乱 / 相転移 / 高分子 / 過冷却液体 / アモルファス / 表面・界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ガラス形成高分子薄膜の表面モホロジー、半結晶性の高分子試料に対しては結晶構造と結晶化度・配向性を、大型放射光施設SPring-8の放射光も含めたX 線散乱による評価と原子間力顕微鏡（AFM）による評価を総合することでガラス転移とそれに伴って顕れる緩和過程の膜厚依存性の調査を行った。今回の研究では特に、１）隠れた相転移の探究、２）薄膜ガラス固有の緩和の探究、３）薄膜ガラスエンジニアリング手法の開発、に注力して実験を行った。以下に成果を簡潔に記す。
１）に対しては、単分散ポリスチレン（PS）とポリメタクリル酸メチル（PMMA）の“平坦表面試料”と光学回折格子の表面パターンを転写させた“パターン表面試料”のそれぞれに対して、SPring-8での微小角入射X 線小角散乱（GISAXS）測定による表面モホロジーの温度変化とラボのAFMによる表面モホロジーの観察を行った。GISAXSのデータの全反射領域に表面ガラス転移に伴う電子密度のゆらぎの情報が反映されていると仮定して解析を行い、AFMで得られる表面モホロジーのパワースペクトルとの比較を行った。バルクのガラス転移温度（~100℃）よりも数十度も低温でゆらぎの相関長の増大が認められた。今回得られた表面ガラス転移にともなうゆらぎの研究は今後も継続する。
２）については初めてPMMA薄膜の膜厚についてもPS薄膜の場合と同様の長時間変化（膜厚緩和）が現れることが確認された。しかしながら異なる温度での緩和測定を繰り返すことで観察されるメモリー効果についてはPSのメモリー効果と様々な点で異なるという結果を得た。PS薄膜の膜厚緩和の温度変化についても単純な予想に反する結果が得られている。
３）については糖脂質分子の表面領域における固体状態間の結晶化-ガラス化-液晶化の観察を行い、その幾つかについては長年未知であった結晶構造解析に成功した。
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Research Products
(12 results)
