多波長Ｘ線微小角入射散乱法による多成分複合系有機薄膜の精密構造解析とその手法確立

• 研究課題/領域番号: 26410132
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 高分子化学
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 山本 勝宏 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30314082)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 斜入射小角X線散乱 / 高分子薄膜 / 相分離構造 / テンダーX線 / 異常小角散乱 / ブロック共重合体 / 高分子構造 / 深さ分解 / 低エネルギーX線 / ミクロ相分離構図 / 深さ分解構造解析 / 表面 / 界面 / 微小角入射小角X線散乱 / 薄膜 / ミクロ相分離構造

研究成果の概要

高分子をはじめとする有機薄膜のナノメートルオーダーの構造解析として斜入射小角散乱(GISAXS)法が有効である。通常、用いるX線の波長は1-1.5Åが主流である。近年、放射光のX線源は、様々な波長のX線を利用でき、国内ではテンダーX線領域（2-4keV)からハードX線領域（5-14keV)が利用できる環境が整っている。特定の元素の吸収端近傍のエネルギーを使うことで、特定元素の分布状態が解析でき、テンダーX線利用では、薄膜の厚み方向への深さ分解構造解析が可能である。特にテンダー領域におけるGISAXS法により試料表面近傍(数百100nm)と基板界面近傍での構造の違いを明らかにできることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] 斜入射小角X線散乱法によるポリスチレン<i>-b-</i>部分四級化ポリ(2-ビニルピリジン)薄膜の相分離構造の配向化挙動の評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiro Yamamoto*, Takafumi Okamoto, Itsuki Saito
  • 雑誌名: 材料 巻: 66 号: 1 ページ: 18-22
  • DOI: 10.2472/jsms.66.18
  • NAID: 130005289677
  • ISSN: 0514-5163, 1880-7488
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Orientation and relaxation behaviors of lamellar micro-domains of poly(methyl methacrylate)-b-poly(n-butyl acrylate) thin film as revealed by grazing-incidence small angle X-ray scattering (2016)
  • 著者名/発表者名: Itsuki Saito, Daiki Shimada, Mayu Aikawa, Tsukasa Miyazaki, Keisuke Shimokita, Hideaki Takagi and Katsuhiro Yamamoto
  • 雑誌名: Polymer Journal 巻: 48 号: 4 ページ: 399-406
  • DOI: 10.1038/pj.2016.2
  • NAID: 40020778234
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluations of Mesogen Orientation near the Substrate Surface in Thin Films of Polyacrylate with Cyanobiphenyl Side Chain (2016)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Tanaka, Takumi Mizuno, Mitsuo Hara, Shusaku Nagano, Itsuki Saito, Katsuhiro Yamamoto, Takahiro Seki
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 32 号: 15 ページ: 3737-3745
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.6b00538
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Depth-Resolved Strucutre Analysis of Cylindrical Microdomain in Block Copolymer Thin Film by Grazing-Incidnece Small-Angle X-ray Scattering Utilizing Low-Energy X-rays (2015)
  • 著者名/発表者名: Itsuki Saito, Tsukasa Miyazaki, and Katsuhiro Yamamoto
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 42 号: 22 ページ: 8190-8196
  • DOI: 10.1021/acs.macromol.5b01883
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Macroscopic Alignment of Cylinders via Directional Coalescence of Spheres along Annealing Solvent Permeation Directions in Block Copolymer Thick Films (2014)
  • 著者名/発表者名: Guanghui Cui, Masamichi Fujikawa, Shusaku Nagano, keisuke Shimokita, Tsukasa Miyazaki, Shinichi Sakurai, and Katsuhiro Yamamoto
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 47 ページ: 5989-5999
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 鉄イオンをドープしたポリスチレン-b-ポリ2-ビニルピリジン薄膜中のシリンダー構造の自発的垂直配向化 (2014)
  • 著者名/発表者名: Itsuki Saito, Takashi Okamoto, Keisuke Shimokita, Tsukasa Miyazaki and Katsuhiro Yamamoto
  • 雑誌名: 高分子論文集 巻: 71 ページ: 586-592
  • NAID: 130004705557
  • 査読あり
• [学会発表] 斜入射小角 X 線散乱を用いたブロック共重合体薄膜の相分離構造の配向挙動の深さ分解解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 相川真夕, 山本勝宏
  • 学会等名: 第65回 高分子討論会
  • 発表場所: 神奈川大学
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] ポリメタクリル酸メチル-b-ポリアクリル酸n-ブチル共重合体薄膜の相分離構造の配向挙動の深さ分解解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 相川真夕・島田大輝・山本勝宏
  • 学会等名: 第57回高分子年次大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2016-05-25
• [学会発表] 斜入射小角X線散乱法によるポリスチレン-b-部分四級化ポリ(2-ビニルピリジン)薄膜の相分離構造とその配向挙動の研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡本貴史・山本勝宏
  • 学会等名: 第57回高分子年次大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2016-05-25
• [学会発表] 新設BL15A2における微小角入射X線散乱法による高分子薄膜の深さ分解構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本勝宏
  • 学会等名: PF研究会
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構
  • 年月日: 2016-03-30
• [学会発表] Lattice Deformation of Micro-Phase Separated Structure in Thin Film revealed by Low Energy GISAXS (2015)
  • 著者名/発表者名: Itsuki Saito, Katsuhiro Yamamoto
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: ハワイコンベンションセンター
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] 低エネルギーX線を用いた斜入射小角X線散乱法による自ブロック共重合体薄膜中の相分離構造の配向挙動の調査 (2015)
  • 著者名/発表者名: 斎藤樹、山本勝宏
  • 学会等名: 高分子討論会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] Depth Dependence of Lattice Deformation of Cylindrical Microdomain of Polystyrene-b-poly(2-vinylpyridine) Thin Film Investigated by Low Energy GISAXS (2015)
  • 著者名/発表者名: Itsuki Saito, Katsuhiro Yamamoto
  • 学会等名: Synchrotron Radiation in Polymer Science 6
  • 発表場所: Madrid
  • 年月日: 2015-09-12
  • 国際学会
• [学会発表] Anomalous Small-angle X-ray Scattering Study on Distribution of Homopolymer in Block Copolymer / Homopolymer Blend (2015)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiro Yamamoto, Kazuma Kanayama, Isamu Akiba
  • 学会等名: Synchrotron Radiation in Polymer Science 6
  • 発表場所: Madrid
  • 年月日: 2015-09-12
  • 国際学会
• [学会発表] 斎藤樹、山本勝宏 (2015)
  • 著者名/発表者名: 低エネルギーX線を用いた斜入射小角X線散乱法による自ブロック共重合体薄膜中の相分離構造の配向挙動の調査
  • 学会等名: 第153回東海高分子研究会
  • 発表場所: サンパーク犬山
  • 年月日: 2015-09-04
• [学会発表] 斎藤樹、山本勝宏 (2015)
  • 著者名/発表者名: 低エネルギーX線を用いた斜入射小角X線散乱によるブロック共重合体薄膜の深さ分解構造解析
  • 学会等名: 第64回 高分子学会年次大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2015-05-27
• [学会発表] 斎藤樹、山本勝宏 (2015)
  • 著者名/発表者名: 低エネルギーX線を用いた微小角入射小角X線散乱法による薄膜中の相分離構造の深さ分解解析
  • 学会等名: 2015年日本ゴム協会年次大会,
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学
  • 年月日: 2015-05-21
• [学会発表] 低エネルギーX線を用いた斜入射小角X線散乱法による高分子薄膜の深さ分解構造解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 斎藤樹・山本勝宏
  • 学会等名: 物構研サイエンスフェスタ2014
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2015-03-17 – 2015-03-18
• [学会発表] ポリメタクリル酸メチル-b-ポリアクリル酸アルキル薄膜における配向挙動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 島田大輝・山本勝宏
  • 学会等名: 第26回エラストマー討論会
  • 発表場所: 愛知工業大学
  • 年月日: 2014-12-04 – 2014-12-05
• [学会発表] ジブロック共重合体薄膜中における垂直配向化シリンダー構造の膜厚方向の深さ依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松田明倫・大矢智士・櫻井伸一・宮崎 司・山本勝宏
  • 学会等名: 第26回エラストマー討論会
  • 発表場所: 愛知工業大学
  • 年月日: 2014-12-04 – 2014-12-05
• [学会発表] 鉄イオンをドープしたポリスチレン-b-ポリ2-ビニルピリジン薄膜の自発的配向化メカニズムの考察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 斎藤樹, 岡本貴史, 山本 勝宏, 宮崎司, 下北啓輔
  • 学会等名: 第26回エラストマー討論会
  • 発表場所: 愛知工業大学
  • 年月日: 2014-12-04 – 2014-12-05
• [学会発表] 高分子（薄）膜におけるミクロ相分離構造のマクロスコピック垂直配向化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本勝宏
  • 学会等名: 九州地区高分子若手研究会
  • 発表場所: 北九州八幡ロイヤルホテル
  • 年月日: 2014-06-27
  • 招待講演
• [図書] X-ray Scattering, Chapter 3 "Grazing-Incidence Small Angle X-Ray Scattering in Polymer Thin Films Utilizing Low-Energy X-Rays" (2017)
  • 著者名/発表者名: Katsuhiro Yamamoto
  • 総ページ数: 226
  • 出版者: InTech
• [備考] 研究室HP
  • URL: http://yamamotolab.web.nitech.ac.jp/