LB膜の構造制御への静電的相互作用の活用

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14050005
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 川俣 純 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (40214689)
• キーワード: LB膜 / 粘土鉱物 / 無機-有機複合膜 / 粘土LB膜 / 光第二高調波発生 / SHG / 複合LB膜 / ヘミシアニン

研究概要

安定かつ堅牢なLB膜を得ることを目的に、粘土単一層の上にイオン性分子や極性分子のLB膜を載せた粘土-有機物ハイブリッドLB膜を考案し、その作製を試みてきた。この系では、粘土とゲスト分子との間に働く静電的な相互作用を上手に活用することで、長鎖アルキル基を有しない有機分子の配列制御も可能であることも示してきた。これまで、粘土LB法を用いて実際に配列が制御できた長鎖アルキル基を有しない有機分子は、イオン性分子の一部に限られていた。そこで本年度は、多彩な物質群に対してこの界面制御技術を応用可能にすることを目的とした基礎研究を展開した。
1、粘土-有機物ハイブリッドLB膜の停電的相互作用に関する基礎研究
粘土と有機物との間に作用する静電的な引力が及ぶ距離を明らかにするために、粘土単一層に対し有機分子層の数を増大させたときの分子配列を光第一高調波発生(SHG)測定を中心とした手法で調査した。その結果、粘土との間の静電的相互作用により配列を制御できるのは、粘土層表面に直接接した単一層のみに限られていることを明らかにした。この知見に立脚し、長鎖アルキル基を有しない極性分子を用いての、粘土LB法による有機分子の配列制御に成功した。
2、ポリマー-有機物ハイブリッドLB膜によるヘミシアニン誘導体の配列制御
ヘミシアニン誘導体は、二両体を形成しやすいため、LB膜を作製した際に膜中の分子配列を完全に揃えるのが難しいのに加え、得られた膜の安定性にも問題が多かった。そこで、ヘミシアニンとの静電的相互作用が期待できる電荷を持つたポリマーの懸濁液を下層水に用い、ポリマー-ヘミシアニン誘導体ハイブリッドLB膜を作成した。その結果、ヘミシアニン誘導体のような二両体を形成しやすいイオン性分子を用いて、安定なLB膜を作成する際には、電荷を有するポリマーとの複合化が極めて有効な手段となることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] 尾形雄一郎: "Optical Second Harmonic Generation of Zwitter Ionic Molecules Aligned on Clays"Mol. Cryst. Liq. Cryst.. 376. 245-250 (2002)
• [文献書誌] 川俣 純: "Two-Photon Fluorescence Property of Tris-(4, 7-Diphenyl-1, 10-phenanthroline)-ruthenium(II)-perchlorate"Mol. Cryst. Liq. Cryst.. 379. 389-394 (2002)
• [文献書誌] 山岸晧彦: "Clay and a twitter ionic molecule hybrid film : analysis of the relationship between the film structure and the condition for film preparation"Mol. Cryst. Liq. Cryst.. 379. 425-430 (2002)
• [文献書誌] 川俣 純: "Second-Harmonic Generation of a Novel Transparent Material -N, N-Diphenyl-8-[2-(4-pyridinyl)-ethenyl]-dibenzofuran-2-ylamine -"Optical Materials. 21. 71-74 (2003)
• [文献書誌] 川俣 純: "Two-Photon Induced Fluorescent Properties of a Class of Conjugated Ketone Derivatives"Jpn. J. Appl. Phys. 42. L17-L19 (2003)
• [文献書誌] 尾形雄一郎: "Structural Features of a Clay Film Hybridized with a Zwitter Ionic Molecule as Analyzed by Second Harmonic Generation Behavior"Clays and Clay Minerals. 51. 182-186 (2003)