二次元凝集系における分子分散-相分離状態のナノ制御

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09450039
• 研究機関: 佐賀大学
• 研究代表者: 大石 祐司 佐賀大学, 理工学部, 助教授 (70194074)
• キーワード: 単分子膜 / 多成分系 / 相分離 / 分子熱運動 / 凝集エネルギー / 静電的相互作用 / 原子間力顕微鏡 / 水平力顕微鏡

研究概要

炭素数16の脂肪酸であるパルミチン酸(C16)を固定し、ステアリン酸(C18)、アラキジン酸(C20)、ベヘン酸(C22)、リグノセリン酸(C24)、セロチン酸(C26)とのモル比50:50で混合した単分子膜の形態を、原子間力顕微鏡及び水平力顕微鏡観察により評価した。
C16/C18及びC16/C20混合単分子膜の表面形態は見かけ上均一で、水平力顕微鏡像も均一であった。また、C16/C18及びC16/C20混合単分子膜の膜厚は、C16、C18あるいはC20の各単一系単分子膜の膜厚と異なり、C16とC18のあるいはC16とC20の膜厚の中間値となった。さらに、観察時より大きなアプライドフォースにて繰り返し走査したところ、不均一に摩耗が起こりその面積が走査回数にともない増加した。一方、他の混合単分子膜の表面には高低差が観察され、その面積比は展開溶液の組成比と一致した。また、それら高低領域では水平力が異なることが水平力顕微鏡像より確認され、凝集状態の異なる領域であることを示した。さらに、摩耗は低い領域でのみ生じた。以上より、水相温度293KでのC16混合系では疎水基間の凝集エネルギー差がメチレン基6個分(40kJ/M)以下では脂肪酸分子は分子混合、以上であれば相分離することが明らかとなった。さらに、相分離形態は凝集エネルギー差に対して系統的に変化せず、相分離ドメインの大きさ及び形状には凝集エネルギー差だけではなく単一系における結晶系が大きな影響を及ぼすことが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] Yushi Oishi et al.: "Moire Pattern of Bilayered Fatty Acid Monolayers Based on Dark Field Imaging" Chem.Lett.565-566 (1998)
• [文献書誌] Yushi Oishi et al.: "Scanring Probe Microscopic Observation of (Hydrocarbon Guanidinium/Fluorocarbon Carboxylic Acid) Mixed Monolayer" Rept.Prog.Polym.Phys.Jpn.41. 155-158 (1998)
• [文献書誌] Yushi Oishi et al.: "Morphological Observation of (Palmitic Acid / Lignoceric Acid) Mixed Monolayer by Scanning Probe Microscopy" Rept.Prog.Polym.Phys.Jpn.41. 373-376 (1998)
• [文献書誌] Yushi Oishi et al.: "Construction of a Defect-Diminished Fatty Acid Crystalline Monolayer by a Multistep Creep Method Based on Its Area-Creep Characteristics" Langmuir. 13. 6497-6501 (1997)
• [文献書誌] Yushi Oishi et al.: "Control of Molecular Ordering in Guanidinium-Functionalized Monolayer by Carboxylate Template Molecnles" Chem.Cimmun.1357-1358 (1997)
• [文献書誌] Yushi Oishi et al.: "Effect of Ionic Repulsion among Hydrophilic Groups on Aggregation Structure of Fatty Acid Monolayer on the Water Surface" Langmuir. 13. 2527-2532 (1997)