2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of time-dependent stain observation system for macromolecular destruction phenomenon probed by terahertz spectroscopy
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18H02040
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
渡邉 紳一 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (10376535)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 高分子材料 / テラヘルツ光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度は、高分子材料の劣化・破壊現象研究の総仕上げとして、黒色ゴム材料と高分子ポリ乳酸材料について、それぞれ応力印加やレーザー光照射などによって人為的に劣化させることにより、劣化後に材料の光学スペクトルがどのように変化するかを詳細に調べ、その起源を探った。本年度の主要な成果は以下の通りである。
（１）黒色ゴムの延伸・収縮にともなうテラヘルツ複屈折スペクトル変化を詳細に調べた。その結果、外部応力印加による力学変形に伴い材料内部に含まれるカーボンブラック凝集体が変形することでスペクトル変化が引き起こされると推測した。さらに黒色ゴムの応力緩和にともなうテラヘルツ複屈折変化の温度依存性を詳細に調べ、その結果からカーボンブラック凝集体がどのように配向緩和するかを考察した。以上の物性変化は高分子材料の劣化現象と深く関わるものであり、今後詳細な解析を進める予定である。
（２）ポリ乳酸結晶にテラヘルツ自由電子レーザーを照射することで、材料の結晶化が進行することを発見した。さらに顕微ラマン分光計測によって、どの部分で結晶化が進行したかを空間分解して捉えることに成功した。
（３）ステレオコンプレックス型ポリ乳酸薄膜試料のテラヘルツ分光スペクトル計測結果を詳細に解析し、材料の結晶化進行とともに吸収スペクトルピークが低エネルギーシフトすることを発見した。この発見について、テラヘルツ周波数帯に共鳴ピークを持つ調和振動子ポテンシャルの非調和性が増した結果によるものであると解釈した。また、ポテンシャル非調和性の起源は、結晶を構成するポリ乳酸分子鎖間に弱い水素結合が形成したことに由来すると考察した。
（４）電気光学変調器を用いた高速テラヘルツ偏光計測装置開発に成功した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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