空間的束縛による液体イオウ高分子の自己秩序化－斜入射中性子小角散乱法による研究－

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25400435
• Research Institution: 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び東海事業センター(利用研究促進部))
• Principal Investigator: 坂口 佳史 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び東海事業, その他部局等, 副主任研究員 (20397590)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 液体イオウ / 自己秩序化 / 中性子散乱 / ナノ構造 / 斜入射

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、空間的束縛を受けた液体イオウ中の高分子の自己秩序化の可能性を、斜入射中性子小角散乱法によって探ろうとするものである。すなわち、これまで液体イオウにレーザー光を照射したときに生じたマクロなパターン形成の結果をもとに、同様な試料容器の厚さによる空間的束縛効果が温度変化によっても現れないかを調べる。平成27年度では、これを実現するための電気炉システムの製作、整備を継続した。残念ながら、本来の目的であった液体イオウの斜入射中性子小角散乱測定の実現には至らなかったが、電気炉をJ-PARCの中性子小角散乱測定装置（大観）で使用できるまでになった。また、同じランダム系でイオウを含み光誘起変化を示すアモルファスGe-S系薄膜における銀の光拡散現象を斜入射光学系による測定（中性子反射率測定）により明らかにする試みを継続した。フランス中性子実験施設のラウエ・ランジュバン研究所で行った測定では5秒分割の測定に成功し、これまでの最短の30秒分割ではわからなかった短時間領域における変化が明らかになった。また、J-PARC写楽でのGe組成や光照射方向を変えた測定からは、銀の拡散の仕方がGe組成、光照射方向で大きく異なることが明らかになった。さらに、ある特定の試料条件下では、薄膜表面が自己組織化したとみられるマクロなパターンが形成されることがわかった。この薄膜表面を走査型電子顕微鏡を用いて調べたが、この表面膜はAg-Ge-S化合物であり、波のように皺のよった形状をしていることが明らかになった。光照射により液体のように膜が柔らかくなり、かつ、基板との界面張力との関係もしくは体積変化にともなう基板との整合性のミスマッチ等により、こうしたマクロな動きが生じたものと考えられる。ここで観察された変化の考察は、液体イオウ薄膜でレーザー照射によって形成されるマクロなパターン形成の理解にも通じるものである。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ボイジー州立大学(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: ボイジー州立大学
• [Int'l Joint Research] ラザフォード アップルトン研究所(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: ラザフォード アップルトン研究所
• [Int'l Joint Research] ラウエ ランジュバン研究所(フランス)
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: ラウエ ランジュバン研究所
• [Journal Article] Processes of silver photo-diffusion into Ge-chalcogenide probed by neutron reflectivity technique (2016)
  • Author(s): Y. Sakaguchi, H. Asaoka, Y. Uozumi, Y. Kawakita, T. Ito, M. Kubota, D. Yamazaki, K. Soyama, G. Sheoran and M. Mitkova
  • Journal Title: Physica Status Solidi A Volume: online Pages: online
  • DOI: 10.1002/pssa.201533037 a
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Measurement of Transient Photo-induced Changes in Thin Films at J-PARC – Time-resolved Neutron Reflectivity Measurements of Silver Photo-diffusion into Ge-chalcogenide Films (2015)
  • Author(s): Yoshifumi SAKAGUCHI, Hidehito ASAOKA, Yuki UOZUMI, Yukinobu KAWAKITA, Takayoshi ITO, Masato KUBOTA, Dai YAMAZAKI, Kazuhiko SOYAMA, Mahesh AILAVAJHALA, Kasandra WOLF, Maria MITKOVA, and Maximilian W. A. SKODA
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings Volume: 8 Pages: 031023-031023
  • DOI: 10.7566/JPSCP.8.031023
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Dynamics of silver photo-diffusion into Ge-chalcogenide films: time-resolved neutron reflectometry (2015)
  • Author(s): Y Sakaguchi, H Asaoka, Y Uozumi, Y Kawakita, T Ito, M Kubota, D Yamazaki, K Soyama, M Ailavajhala, M R Latif, K Wolf, M Mitkova and M W A Skoda
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 619 Pages: 012046-012046
  • DOI: 10.1088/1742-6596/619/1/012046
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] アモルファスGeカルコゲナイド薄膜への銀の光拡散の中性子反射率測定による研究 V (2016)
  • Author(s): 坂口佳史 、朝岡秀人 、魚住雄輝 、近藤啓悦 、川北至信、伊藤崇芳、久保田正人、山崎大、曽山和彦、Mahesh Aillavajhara、Maria Mitkova
  • Organizer: 日本物理学会 第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学泉キャンパス
  • Year and Date: 2016-03-21 – 2016-03-21
• [Presentation] アモルファスGeカルコゲナイドへの銀の光拡散の時間分解中性子反射率測定 (2015)
  • Author(s): 坂口佳史、朝岡秀人、魚住雄輝、川北至信、伊藤崇芳、久保田正人、山崎大、曽山和彦、G. Sheoran、M. Mitkova、P. Gutfreund、R. Cubitt
  • Organizer: 日本中性子科学会 第15回年会
  • Place of Presentation: 和光市民文化センター「サンアゼリア」 埼玉県和光市
  • Year and Date: 2015-12-11 – 2015-12-11
• [Presentation] Processes of silver photo-diffusion into Ge-chalcogenide probed by neutron reflectivity technique (2015)
  • Author(s): Y. Sakaguchi, H. Asaoka, Y. Uozumi, Y. Kawakita, T. Ito, M. Kubota, D. Yamazaki, K. Soyama, G. Sheoran, and M. Mitkova
  • Organizer: 26th International Conference on Amorphous and nanocrystalline Semiconductors
  • Place of Presentation: EUROGRESS, Aachen, Germany
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-16
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 空間的束縛を受けた液体イオウ高分子の自己秩序化 (2015)
  • Author(s): 坂口佳史
  • Organizer: 東京大学物性研究所短期研究会 ガラス転移と周辺分野の科学
  • Place of Presentation: 東京大学物性研究所 千葉県柏市
  • Year and Date: 2015-07-30 – 2015-07-30