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走査フォトン顕微鏡で拓く単一分子鎖の高分子科学-分子形態と集合状態の非統計的観察

研究課題

研究課題/領域番号 12305061
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 高分子構造物性(含繊維)
研究機関京都大学

研究代表者

伊藤 紳三郎  京都大学, 工学研究科, 教授 (50127049)

研究分担者 大北 英生  京都大学, 工学研究科, 助手 (50301239)
大岡 正孝  京都大学, 工学研究科, 教務技官 (10160425)
研究期間 (年度) 2000 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
45,380千円 (直接経費: 38,600千円、間接経費: 6,780千円)
2002年度: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
2001年度: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
2000年度: 16,000千円 (直接経費: 16,000千円)
キーワード走査フォトン顕微鏡 / 高分子構造 / 近接場光学 / 超薄膜 / 単一分子 / 分光分析 / 相分離 / ナノ構造 / 分子集合構造
研究概要

本研究は、近接場光学を利用した走査フォトン顕微(SNOM)技術を高分子に適用することにより、高分子鎖の分子形態、構造、集合状態についてナノスケールでの構造観測を可能にすることを目的としている。多数の分子集団の統計的な平均値ではなく、非統計的なミクロ構造を明らかにすることにより、分子レベルから高分子構造・物性を探究する新しい高分子科学を開拓することを目指した。
初年度において、主要機器である走査フォトン顕微鏡を実用的な計測機器として確立することができた。第2年度においてはこれをもとに、単一高分子鎖の観測を行った。一般的な合成高分子であるメタクリレート系高分子では、分子量100万程度の単一分子鎖が広がりをもつスポットとして観測され、像から分子鎖の空間分布を、輝度から各分子量を評価できること、1分子が単分子膜中で凝縮した形態をとることを示した。また2つ目の系としてDNA鎖の観測を行った。カチオン性基板に吸着したDNA鎖が、流動吸着により高度に配向され延伸した像が観測できた。これは光学的な手法によりナノスケールでの塩基配列の検出を可能にする技術として着目される。第3年度においては、走査型フォトン顕微鏡技術をより広範囲な対象に適用するため、UV光を用いるSNOMの開発に着手した。これは使用する光の波長を短波長にすることによりSNOMの分光分析能力を飛躍的に拡大することを目指したものである。紫外線透過率の良い石英ファイバープローブを自作し、観測光学系を紫外線対応に改良することにより、266nmを励起光源とするSNOM観察を実現した。これにより芳香族基を有する一般的な高分子のナノ相分離構造や細胞、タンパクのような生体物質の高分解能観察が可能となった。

報告書

(4件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2004 2003 2002 2001 2000 その他

すべて 雑誌論文 (12件) 図書 (1件) 文献書誌 (13件)

  • [雑誌論文] Near-Field Photo-patterning of Ultra-thin Polymer Films2004

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Aoki
    • 雑誌名

      Thin Solid Films 449

      ページ: 226-230

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Deep UV Scanning Near-Field Optical Microscopy for the Structural Analysis of Organic and Biological Materials2004

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Aoki
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett 84

      ページ: 356-358

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Near-Field Photo-patterning of Ultra-thin Polymer Films2004

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Aoki, Shinzaburo Ito
    • 雑誌名

      Thin Solid Films 449

      ページ: 226-230

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Deep UV Scanning Near-Field Optical Microscopy for the Structural Analysis of Organic and Biological Materials2004

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Aoki, Toyohiro Hamamatsu, Shinzaburo Ito
    • 雑誌名

      Appl.Pyhs.Lett. 84

      ページ: 356-358

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fluorescence Probe Method for Investigating Polymer Structures in Nanometer Dimensions2003

    • 著者名/発表者名
      Shinzaburo Ito
    • 雑誌名

      Bull.Chem.Soc.Jpn. 76

      ページ: 1693-1705

    • NAID

      10013952581

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fluorescence Probe Method for Investigating Polymer Structures in Nanometer Dimensions2003

    • 著者名/発表者名
      Shinzaburo Ito, Hiroyuki Aoki
    • 雑誌名

      Bull.Chem.Soc.Jpn. 76

      ページ: 1693-1705

    • NAID

      10013952581

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Two-Dimensional Phase Separation of Block Copolymer and Homopolymer Blend Studied by Scanning Near-Field Optical Microscopy2002

    • 著者名/発表者名
      H.Aoki
    • 雑誌名

      Applied Surface Sci. 188

      ページ: 534-538

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 走査型近接場光学顕微鏡2002

    • 著者名/発表者名
      伊藤 紳三郎
    • 雑誌名

      高分子 51

      ページ: 829-829

    • NAID

      10009755800

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Two-Dimensional Phase Separation of Block Copolymer and Homopolymer Blend Studied by Scanning Near-Field Optical Microscopy2002

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Aoki, Yuichiro Kunai, Shinzaburo Ito, Hirofumi Yamada, Kazumi Matsushige
    • 雑誌名

      Appl.Surf.Sci. 188

      ページ: 534-538

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Two-Dimensional Polymers Investigated by Scanning Near-Field Optical Microscopy : Phase Separation of Polymer Blend Monolayer2001

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Aoki, Shinzaburo Ito
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.B 105

      ページ: 4558-4654

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] UV-SNOM Characterization of Polymer Chains in an Ultrathin Monolayer2001

    • 著者名/発表者名
      Shinzaburo Ito, Hiroyuki Aoki, Makoto Anryu
    • 雑誌名

      Trans.Mater.Res.Soc.Jpn. 26

      ページ: 929-932

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Nanometric Inhomogeneity of Polymer Network Investigated by Scanning Near-Field Optical Microscopy2000

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Aoki, Shigeyuki Tanaka, Shinzaburo Ito, Masahide Yamamoto
    • 雑誌名

      Macromolecules 33

      ページ: 9650-9556

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [図書] Nano Optics2002

    • 著者名/発表者名
      M.Fujihira
    • 総ページ数
      11
    • 出版者
      Springer
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Aoki: "Two-Dimensional Phase Separation of Block Copolymer and Homopolymer Blend Studied by Scanning Near-Field Optical Microscopy"Applied Surface Sci.. 188. 534-538 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 伊藤 紳三郎: "走査型近接場光学顕微鏡"高分子. 51. 829 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 伊藤 紳三郎: "蛍光プローブによる高密度表面グラフト鎖のナノ秒ダイナミクスの研究"日本化学繊維研究所講演集. 60(in press). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Fujihira: "Nano Optics"Springer. 11 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 青木 裕之: "SNOMによる高分子系のナノ構造解析"レーザー研究. 29. 717-721 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Aoki: "Two-Dimensional Polymers Investigated by Scanning Near-Field Optical Microscopy : Phase Separation of Polymer Blend Monolayer"J.Phys.Chem., B. 105. 4558-4564 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ito: "UV-SNOM Characterization of Polymer Chains in an Ultrathin Monolayer"Tran.Materials Res.Soc.Jpn.. 26. 929-932 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 伊藤 紳三郎: "走査型近接場光学顕微鏡(SNOM)の開発と高分子科学への応用"日本化学繊維研究所講演集. 58. 43-52 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 伊藤 紳三郎: "ナノ光学ハンドブック"朝倉書店. (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Aoki: "Nanometric Inhomogeneity of Polymer Network Investigated by Scanning Near-Field Optical Microscopy"Macromolecules. 33. 9650-9656 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Aoki: "Two-Dimensional Polymers Investigated by Scanning Near-Field Optical Microscopy : Phase Separation of Polymer Blend Monolayer"J.Phys.Chem.,B. 105. (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] S.Ito: "UV-SNOM Characterization of Polymer Chains in a Ultrathin Monolayer"Trans.MRS-J. (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 伊藤紳三郎: "走査型近接場光学顕微鏡(SNOM)の開発とその高分子科学への応用"日本化学繊維研究所講演集. 58. (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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