分子シンクロ現象のセンシングおよび人工視覚素子の開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11167227
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 岩本 光正 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (40143664)
• 研究分担者: 間中 孝彰 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (20323800) ; 真島 豊 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (40293071)
• キーワード: 分子シンクロ現象 / 変位電流 / SHG / コマンドサーフェス / 相転移 / 単分子膜 / 液晶 / 人工視覚素子

研究概要

1.単分子膜の分極現象と変位電流およびSHG測定による評価
界面での分子膜の挙動は分子シンクロ現象の基点となる重要な場であるから、界面での分子膜の挙動を計測する技術の開発は、分子シンクロ現象の研究に必須である。このような背景をもとに、これまでMDCとSHG計測が同時に可能な測定装置を構築し、液晶性単分子膜の変位電流とSHGの測定(圧縮過程におけるスペクトルの評価)を行ってきた。そしてC_<∞V>の構造対称性を持つ系の分子膜を想定し、分子膜の分極を、分子膜配向オーダパラメータを用いて記述した上でMDCおよびSHGを記述するための般的な基本式を導いた。今年度は、この測定システムのSN比を向上させることを目的として、従来用いていたYAGレーザーの基本波である波長1064nmの光に加え、新たに波長532nmの基本光も導入できるように改良を行った。これによりMDCとSHGの立ち上がりが一致するなどの結果を得ることができた。
2.単分子膜における膜圧縮に伴う相転移現象
脂肪酸分子などの単分子膜では、膜の圧縮や拡張にともなって多様な相転移を示すことが知られている。このような相転移において、ドメイン内の分子は外部刺激(ここでは膜の圧縮)にシンクロナイズして特定の方向に傾く。本研究では膜を連続体として扱い、LJポテンシャルとエントロピーによるエネルギー的な考察からU-t相転移(Untilting to tilting)を検討した。続いて、これまでの研究で構築してきたMDC-SHG同時測定システムで、このような相転移を実験的に捉えることを試みた。その結果、膜圧縮とともにs偏光出力のSHGにおいて急激なシグナルの増大が認められた。C_<∞V>(Untilting相)の構造対称性を持つ一軸性分子モデルを基礎とした、これまでの膜の感受率に対する表現(分子の感受率をオーダーパラメータを用いて表す)を、今回、C_s(tilting相)の構造対称性に拡張した解析を行った。

研究成果

• [文献書誌] Atsushi Tojima: "Orientational order study of monolayers at the air/water interface by Maxwell-displacement current and optical second harmonic generation"J.Chem.Phys.. 115. 9010-9017 (2001)
• [文献書誌] Wei Zhao: "Harmonic expression of surface anchoring energy and homeotropic to twisted planar effect"Thin Solid Films. 393. 73-79 (2001)
• [文献書誌] Wei Zhao: "Analysis of Voltage-Controlled-Twist Effect using a Generalized Two-Constant Anchoring Energy"Mol.Cryst.Liq.Cryst.. 367. 231-237 (2001)
• [文献書誌] 渡嶋淳: "水面上単分子膜の変位電流と光第2次高調波の測定"電気学会論文誌A. 120-A. 1076-1080 (2000)
• [文献書誌] Daisuke Shimura: "Photo-isomerization of Azobenzene Dendrimer Monolayer Investigated by Maxwell Displacement Current Technique"Jpn.J.Appl.Phys.. 40. 7085-7090 (2001)
• [文献書誌] Yoshiko Miura: "Multilayer formation of oriented helical peptides glued by hydrogen bonding"Thin Solid Films. 393. 59-65 (2001)
• [文献書誌] Atsushi Tojima: "Determination of Orientational Order Parameters of 4-Alkyl-4'-Cyanobiphenyl Monolayers at the Air-Water Interface by Maxwell-Displacement-Current and Second Harmonic Generation Measurement"Mol.Cryst.Liq.Cryst.. 367. 53-60 (2001)
• [文献書誌] Mitsumasa Iwamoto: "Electrical Properties of Organic Monolayer Films"Supramolecular Photosensitive and Electractive Materials (edited by H.S.Nalwa). 859-906 (2001)
• [文献書誌] Mitsumasa Iwamoto: "Nanometric Electrostatic Phenomena at Molecular Interfaces"Conjugated Polymer and Molecular Interfaces (ed. By W.R.Salaneck, K.Seki, A.Kahn, J.J.Pireaux). 251-264 (2001)
• [文献書誌] Mitsumasa Iwamoto: "Electrostatic phenomena in polyimide Langmuir-Blodgett films : Space charge distribution and electronic density of states at the film/metal interface"Polyimides and Other High Temperature Polymers (ed. By K.L.Mittal). 1-12 (2001)
• [文献書誌] Takaaki Manaka: "Enhancement of second-harmonic generation for phthalocyanine Langmuir-Blodgett films on metal electrodes"Thin Solid Films. 393. 119-123 (2001)