高分子融液の基板への展開挙動の分子鎖レベルAFM観察

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H02025
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 熊木 治郎 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 教授 (00500290)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 展開挙動 / 高分子ブレンド融液 / 原子間力顕微鏡 / 高分子孤立鎖 / プレカーサーフィルム

研究実績の概要

イソタクチックポリメタクリル酸メチル(it-PMMA, Mn=290k))/オリゴ(MMA)(505)（1/10000 wt/wt）の混合融液がプレカーサーフィルムを形成してマイカに高湿度下で展開する様子を原子間力顕微鏡(AFM)を用いてin situ、実時間観察し、it-PMMA孤立鎖がプレカーサーフィルム中で活発に流動する様子を実時間観察することに既に成功している。
本年度は、高分子ブレンド融体が完全に流動し終わった後の基板に残ったit-PMMA分子鎖の分布を評価した。その結果、湿度７２％では、it-PMMA分子鎖が液滴の中心部から外周に向けて、均一な長さを持っているのに対して、展開速度の遅い、湿度58%では、外周に向かうにつれて、分子長が短くなり、分子量分別を起こして流動していることが明らかになった。流動速度の分子量依存性が低湿度領域で大きくなることを示している。また、薄く柔らかいオリゴ（MMA)のプレカーサーフィルムはAFMで観察できていなかったが、湿度を５％に下げることで、観察が可能になった。プレカーサーフィルムの広がりと中心部の液滴の体積減少を比較することで、プレカーサーフィルムの厚みは0.91nmであることが明らかになった。
以上から、前年までの結果を含めると高分子ブレンド融液のマイカ上での展開挙動をほぼAFMを用いて明らかにできたものと考える。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

備考

出前授業(Online)(参加者：25名)、於：宮城県立泉館山高等学校, 2020年10月3日.

研究成果

• [雑誌論文] In Situ AFM Observation of Folded‐Chain Crystallization of a Low‐Molecular‐Weight Isotactic Poly(methyl methacrylate) in a Langmuir Monolayer at the Molecular Level (2021)
  • 著者名/発表者名: Ono Yuki、Kumaki Jiro
  • 雑誌名: Macromolecular Chemistry and Physics 巻: 222 ページ: 2000372～2000372
  • DOI: 10.1002/macp.202000372
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-Assembly of Linear and Cyclic Polylactide Stereoblock Copolymers with a Parallel and Antiparallel Chain Arrangement Distinguishing Their Directions on a Water Surface (2020)
  • 著者名/発表者名: Kenta Iwashima, Takuya Yamamoto, Yasuyuki Tezuka, Jiro Kumaki
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 36 ページ: 6216-6221
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c00769
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of a Si(111) Atomically Flat Substrate via Wet Etching and Evaluation as an AFM Substrate for Observations of Isolated Chains, Crystals, and Crystallization of Isotactic Poly(methyl methacrylate) at the Molecular Level (2020)
  • 著者名/発表者名: Yuki Sasahara, Yuya Miyake, Jiro Kumaki
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 36 ページ: 7494-7504
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c01098
  • 査読あり
• [雑誌論文] In Situ AFM Observation of the Movements of Isolated Isotactic Poly(methyl methacrylate) Chains in a Precursor Film of an Oligo(methyl methacrylate) Droplet Spreading on Mica (2020)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Watanabe, Hayato Ichinohe, Jiro Kumaki
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 36 ページ: 12327-12335
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c02299
  • 査読あり
• [学会発表] It-PMMA折りたたみ鎖結晶の結晶化過程の高分解能AFM観察 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小野裕貴、熊木治郎
  • 学会等名: 第69回高分子学会年次大会
• [学会発表] it-PMMA孤立鎖の結晶化挙動観察 (2020)
  • 著者名/発表者名: 高橋佑朔, 熊木治郎
  • 学会等名: 第69回高分子討論会
• [学会発表] it-PMMA単分子膜の結晶化過程の実時間高分解能AFM観察 (2020)
  • 著者名/発表者名: 黒岩知寛, 小野裕貴, 熊木治郎
  • 学会等名: 第69回高分子討論会
• [学会発表] it-PMMA孤立鎖の結晶化挙動観察 (2020)
  • 著者名/発表者名: 高橋佑朔, 熊木治郎
  • 学会等名: 2020高分子学会東北支部研究発表会
• [備考] 山形大学 熊木研究室
  • URL: http://kumaki-lab.yz.yamagata-u.ac.jp/index.html
• [備考] 山形大学教員情報
  • URL: http://yudb.kj.yamagata-u.ac.jp/html/100000173_ja.html