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本研究では、ソフトインターフェースの2次元状態の極限モデルとして高分子単分子膜を取り上げ、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて各種環境処理および各種環境下(高温、高湿度、有機ガス等)で分子レベルでの観察を行い、ソフトインターフェースの分子レベルでの挙動を明らかにすることを主たる目的として検討を進めている。本年度は、以下の結果を得た。
1.Langmuir-Blodgett法でマイカ上に作成したイソタクチックポリメチルメタクリレート(it-PMMA)の2次元折りたたみ鎖結晶の融解挙動を、高温AFMを用いてin situ観察し、3次元結晶に比べて融点が40～70度近く大幅に低下することを初めて見出している。本年度は、融点の大幅な低下の原因を知るために、マイカの代わりにサファイア基板を用いて検討を行い、融点がマイカに比べて、10～30度さらに低下することを見出した。この結果は、融点の低下が薄膜になったことにより膜が不安定になったこと以外に基板の影響を大きく受けていることを示している。また、本法で測定される融点の妥当性を検証するために、昇温降温サイクルで結晶転移の可逆性を検討し、昇温降温時とも、ほぼ同じ転移温度を示すことを確認し、本法で測定している融点が意味のある測定値であることを明確にした。
2.PMMAとポリノニルアクリレート(PNA)のブレンド単分子膜は、低表面圧では相溶であり、PMMA成分の少量添加系を用いると、PNAに可溶化されたPMMA孤立鎖を観察できることを初めて見出している。本年度は、PMMA分子鎖の広がりを検討し、PMMAの2次元の理想鎖に比べて分子鎖が大きく広がっており、マトリックスのPNA鎖と相互に強く侵入していることが分かった。このことは、de Gennesが提案した強くsegregationした2次元膜のモデルとは大きく異なっていることを示している。また、表面圧を増加させるに従い、分子の広がりが低下し、16mN/mではPNA単分子膜上にPMMA鎖が析出するが、再度圧力を低下させると、再びPNA膜中に可溶化され、元の広がりに一致し、ここで評価している広がりが平衡状態のものであることを確認した。
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