2010 Fiscal Year Annual Research Report
高分子鎖の実像観察に基づく高分子科学の新展開:近接場光学顕微鏡での実証的基礎研究
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18105005
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
伊藤 紳三郎 京都大学, 工学研究科, 教授 (50127049)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大北 英生 京都大学, 工学研究科, 准教授 (50301239)
青木 裕之 京都大学, 先端医工学研究ユニット, 准教授 (90343235)
辨天 宏明 京都大学, 工学研究科, 助教 (60422995)
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| Keywords | 高分子構造 / 近接場光学 / 走査顕微鏡 / 蛍光法 / 単一分子鎖 / 高分子薄膜 / 二次元空間 / 分子配向 |
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| Research Abstract |
本研究では、ナノメートルスケールの空間分解能と単一分子をも検出できる高感度という優れた特性をもつ近接場光学を用いた光学顕微鏡を駆使して、高分子科学における基礎的重要事項を、分子鎖レベルでの実像に基づいて実証的に研究した。本年度は以下の4課題について記載のような成果を得た。
(1)高分子鎖の延伸配向ならびに配向緩和とマクロ力学特性の相関に関する研究
マクロな伸長に伴う分子鎖のミクロ伸長がアフィン変形の理論に従うことを証明するとともに、緩和過程においては分子鎖の絡み合いのために変形が保持されること、応力緩和は絡み合い点間でのセグメント緩和により発生することを示した。
(2)高分子固体表面・界面における2次元高分子鎖の空間分布と特性に関する研究
液晶配向制御に用いられる表面ラビングを研究した。ガラス転移温度より低い高分子試料においては主鎖の凍結のため分子鎖全体の配向は起こらないものの、セグメント配向により液晶配向が誘起されることを示した。
(3)共役高分子が形成する高分子-高分子ブレンド薄膜のミクロ相分離ナノ構造の顕微研究
共役高分子P3HTのブレンド薄膜において、P3HTの針状結晶がフィブリル状に発達して生成することを顕微鏡下で見出した。顕微分光や過渡吸収分光により高品位の結晶状態で起こる共役鎖の電子励起状態の観察に成功した。
(4)超高分解光学顕微技術の探索研究
近接場光学顕微鏡を超える空間分解能をもつ新たな原理に基づく超解像顕微鏡の開発を進めた。蛍光色素の発光中心を高精度で決定する手法により10nm以下の空間分解能で単一鎖の構造評価が可能であることを証明した。
以上のように、近接場光学顕微鏡の優れた能力を活かして、これまで高分子科学が統計的手法や解析モデルを用いて表現してきた系を、実像をもとに仮定を置くことなく明快に証明した。また分子鎖レベルからの構造とその機能を探求する基礎研究を行った。
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