赤外外部反射法による長鎖n-アルカン表面近傍の分子構造と相転移挙動に関する研究

• Project/Area Number: 16750013
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Physical chemistry
• Research Institution: Showa University
• Principal Investigator: 山本 雅人 昭和大学, 教養部, 講師 (50277844)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2005: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2004: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: 表面・界面物性 / 赤外分光法 / 反射測定 / 分子構造 / n-アルカン / 表面固化 / 複素屈折率 / 自由表面 / 反射 / アルカン / 表面 / 相転移 / 光学定数

Research Abstract

長鎖n-アルカンのような棒状分子からなるバルク表面に特徴的な相転移挙動を分子構造レベルで明らかにするため、炭素数17のn-アルカン(n-C_<17>H_<36>)の純液体の冷却に伴う赤外反射スペクトル変化を入射角、偏光を変えながら測定し、その詳細な解析を行った。その結果、分子構造に関する情報が整理され、表層での新たな相転移挙動が明らかになった。これまで報告されてきた表面固化現象やバルク固化と比較検討し、共通点と相違点を物理化学的に考察した結果をまとめ、論文として報告する準備がほぼ整った。
以下に、これらの具体的な内容を列挙する。
(1)炭素数17のn-アルカンの純液体の冷却に伴う赤外反射スペクトル変化を入射角10〜80°で、s偏光とp偏光の場合について測定した。
(2)クラマース・クローニヒの変換式およびローレンツの振動子モデルを一般化された光学の式に適用し、赤外光を反射する液体試料物質(n-C_<17>H_<36>)の表面近傍の光学定数を計算した。
(3)得られる光学定数のうち赤外光の吸収の強さを示す値について、温度変化をプロットした。幾つかの特定の振動数における吸収強度の変化を、比較し解析した。その結果、表面に対する分子の向きに関する情報を得た。
(4)表層付近の冷却にともなう分子配向変化を、これまで報告されている現象と比較・検討し、新たな冷却にともなう分子構造変化のモデル構築を行った。
(5)反射スペクトルの入射角・偏光依存性から異方性のある層の情報を分離・抽出した。その際、この層の厚さの予測と官能基ごとに配向の計算を行い、上記モデルの検証を行った。