2010 Fiscal Year Annual Research Report
位置分解ダイナミクス測定による拘束系でのガラス転移機構の解明
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21340121
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
深尾 浩次 立命館大学, 理工学部, 教授 (50189908)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 健二 立命館大学, 理工学部, 助教 (00511693)
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| Keywords | 高分子積層薄膜 / ガラス転移 / 界面効果 / アニール効果 / 位置分解 / ポリ2クロロスチレン / 単層薄膜 / 膜厚依存性 |
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| Research Abstract |
高分子薄膜のガラス転移温度がバルクでの値と比べて、多くの場合に低下することは様々な実験手法により確認されている。しかし、その物理的な起源については高分子鎖の閉じ込め効果、表面界面の効果、基盤との相互作用など種々の要因が考えられ、十分に解明されたとは言いがたい。本研究では、積層高分子薄膜のガラス転移ダイナミクスを測定することにより、高分子層間の相互作用がガラス転移温度のバルクからのずれ(低下)に果たす役割を明らかにし、位置分解ダイナミクス測定による拘束系でのガラス転移機構の解明に繋げることを目指す。対象とした系はポリ2クロロスチレン(P2CS)であり、この高分子の超薄膜10層からなる積層薄膜を水面展開法により作成する。これらの積層薄膜をガラス転移温度以上でアニールした試料を作成した。これら積層薄膜のガラス転移温度を測定し、単層P2CS薄膜でのガラス転移温度の膜厚依存性と積層薄膜、および、アニールを施した積層薄膜のガラス転移挙動を比較した。本測定により、以下のような結果が得られた。
1) 積層薄膜のガラス転移温度はバルクのガラス転移温度よりも低いだけでなく、単層での同一の膜厚のものよりも10℃近く低下していることがわかった。積層薄膜での高分子層間の相互作用は単層高分子薄膜での界面・表面相互作用の平均よりも弱いため、より大きなガラス転移温度の低下が生じていると考えられる。
2) アニール温度が上昇すると積層薄膜のガラス転移温度は上昇し、バルクでの値に近づいて行くことが観測された。このことは、積層薄膜で観測されるガラス転移温度の低下は界面相互作用により強くコントロールされていることを示唆している。
以上の結果をもとに、位置分解ダイナミクス測定の実現に向けた界面効果の評価が可能になったと言える。
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