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研究の初年度にあたる本年度は、主に本研究での中心的な役割をはたす理論計算・構造解析手法の確立と、その新手法による有機薄膜の構造解析をおこなった。この研究の目標は、表面増強赤外吸収(SEIRA)を説明するための「実試料の性質を正確にモデルに反映した」理論の構築である。既存の研究では、実験に用いられている試料はキャスト膜や蒸着膜であり、実試料中の性質を正確に理論に反映できていない。これにより、理論に使用する計算パラメータが根拠を欠くものとなり、複数の理論が十分な検証を経ずに乱立してしまっている。
SEIRA測定で用いられる金属微粒子/有機分子混合試料の性質を詳細に理解するには、可視、赤外、そしてラマン分光分析法による多角的な解析が重要であると考え、これらの手法を組み合わせた構造解析法の確立に着手した。試料には、膜厚・分子配向が制御されたLangmuir-Blodgett(LB)膜を用いることで、実試料の性質が適切に理論に反映されるようにした。可視・赤外分光測定には、当研究室で確立したMAIRS法を用いた。他方、ラマン分光法による薄膜の構造解析理論は確立されていなかったため、膜の光学異方性を適切に組み込んだ厳密な電磁場計算を行い、新規解析法を確立した。
実験と解析の結果、LB膜中の分子に含まれる様々な官能基の配向を個別に決定し、分子全体の構造を詳細に描き出すことに成功した。これら3つの分析法を組み合わせた薄膜の構造解析法は、本研究で初めて確立した手法である。これにより薄膜中の分子構造を従来法と比べてより詳細に決定できるため、新規理論の丁寧な検証が容易にできるようになった。この手法は、今後のSEIRA研究で利用できるだけでなく、薄膜状の電子デバイスや界面吸着種などの多くの試料の構造解析に展開できるため、学術的にも価値の高いものだと考える。この成果は国際学会Pacifichem2010にて発表した。
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