エネルギー移動法-近接場光学顕微鏡によるブロック共重合体ラメラの分子鎖構造の研究

• Project/Area Number: 05F05400
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Polymer chemistry
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 伊藤 紳三郎 京都大学, 工学研究科, 教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): YANG Jian 京都大学, 工学研究科, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2006: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2005: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 近接場光学顕微鏡 / ブロック共重合体 / ミクロ相分離 / 高分子反応 / 蛍光プローブ法 / エネルギー移動 / 高分子薄膜 / 単一分子観察 / 接場光学顕微鏡

Research Abstract

本研究は、ブロック共重合体が形成するミクロ相分離構造内における高分子鎖のコンホメーションを単一分子レベルで観察することにより、ブロック鎖の特異な形態について明らかにすることを目的としている。本年度は、ブロック共重合体のミクロ相分離構造内に混合したホモポリマー成分のコンホメーションをSNOMによる直接観察によって評価した。試料として、ポリスチレン(PS)-ポリメチルメタクリレート(PMMA)のブロック共重合体を用いた。それぞれのブロック成分の重合度は8350および8570であり、対称な構造を有する。これに蛍光ラベルされたPMMAホモポリマーを微量に混合し、成膜後、クロロホルム蒸気雰囲気下にてアニーリングを行った。ここで、ブロックポリマー中のPMMAセグメントはフルオレセインにより、ホモポリマーPMMAはペリレンによって蛍光ラベルされており、それぞれの成分のみを選択的に観察することが可能である。フルオレセイン蛍光観察によって、ミクロ相分離構造の観察を行ったところ、PS-PMMAは156nmの間隔のラメラ状相分離構造を呈した。同一視野においてペリレン蛍光を検出することで、PMMAホモポリマー鎖の選択観察を行ったところ、ホモPMMAはすべてミクロ相分離構造内のPMMAドメイン内に局在していることが明らかとなった。ラメラPMMAドメイン内におけるホモPMMAの重心位置とそのコンホメーションとの相関について詳細に検討したところ、ラメラドメイン中央に存在するホモPMMA鎖は、ラメラ層に平行に配向していることが明らかとなった。一方、PS-PMMA相の界面付近に存在するホモPMMA鎖は、相界面に対して垂直に配向する傾向があることが分かった。ミクロ相分離構造の界面においてブロックポリマー鎖は界面近傍において特に強く配向していると考えられ、このブロックポリマー鎖の配向に依存して界面近傍に存在するホモPMMA鎖も界面に垂直方向に配向するものと思われる。