高励起状態からの光化学および分子運動ダイナミックスのニアフィールド単一分子分光

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10135207
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 堀江 一之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (10013690)
• 研究分担者: 大澤 日佐雄 株式会社ニコン, 筑波研究所, 研究員 ; 町田 真二郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (20262032)
• キーワード: 少数分子光化学 / 近接場走査光学顕微鏡 / 光酸発生剤 / 感酸性色素 / 酸拡散 / 蛍光イメージング

研究概要

微小領域中の単一もしくは少数分子の光化学反応、特に、高効率の光化学反応を近接場走査光学顕微鏡(NSOM)などを用いて観測しようとすると、観察中にプロープ光によって光反応が起こってしまう恐れがある。それを避けるためには、照射時・観察時に用いる波長を分けて、観察時に反応を起こさないようにしなければならない。また、観察波長において光反応前後の像にコントラストが生ずることも必要である。我々は、そのような性質を備えた材料系を探索してきたが、今回、有望と思われる系を見いだした。
光酸発生剤(4-nitrobenzyl-9,10-dimethoxyanthracene-2-sulfonate;NAS)および感酸性色素(NileBlue A base;NBAb)を分散したポリマー(poly(methyl methacrylate);PMMA)フィルムを試料とした。光酸発生剤NASは、光励起により量子収率約0.5でプロトンを発生する。発生したプロトンはポリマー中を拡散して近傍の感酸性色素NBAbと反応し、カチオン型のNBA(NBA^+)を生ずる。NBAbとNBA^+では、吸収および発光波長が異なるため、照射波長を選ぶことにより両者を独立に蛍光イメージングすることが可能である。また、NASの励起波長は短波〓に存在するため、色素の励起波長では酸発生を起こさない。実際にNSOM装置を用いて酸発生に伴う色素の変化を観測した結果、局所的な光酸発生および、NBAb・NBA^+のイメージングが可能ことを確認した。

研究成果

• [文献書誌] S.Murase,K.Horie: "Large Photoinduced Refractive Index Changes of Transparent Polymer Films Containing Photoeliminable Diazo-and Azido-Groups" Macromolecules. (印刷中).
• [文献書誌] Y.Tsurutani,S.Machida,K.Horie: "A Light-Induced Change in Chloresteric Pitch by Photoracemization of a Chiral Pyrenyl Sulfoxide" Chem.Lett.1999. 87-88 (1999)
• [文献書誌] Y.Tsurutani,T.Yamashita,K.Horie: "Photoinversion Reaction of a Pyrenyl Substituted Sulfoxide in Solution and in Polymer Matrix" Polymer J.30・1. 11-16 (1998)
• [文献書誌] K.Yoshii,T.Yamashita,S.Machida,K.Horie,et al.: "Photo-Probe Study on Microstructure of Siloxane Polymers 1. Local Free Volume of an MQ-type Silicone Resin Containing Crosslinked Nanoparticles Probed by Photoisomerization of Azobenzene" J.Non-crystalline Solids. (印刷中).
• [文献書誌] 堀江一之: "高分子の光-光制御とナノ微粒子の光化学" 高分子. 47・7. 461-464 (1998)
• [文献書誌] 堀江一之: "高分子ナノ微粒子の光化学" 表面. 36・11. 583-590 (1998)
• [文献書誌] 堀江一之: "新高分子実験学第9巻-高分子の物性(2)" 共立出版, 480 (1998)
• [文献書誌] K.Horie: "Functionality of Molecular Systems 2" Springer,Tokyo, 245 (1999)