| 研究課題/領域番号 |
18K19110
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| 研究機関 | 福井大学 |
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研究代表者 |
前田 寧 福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (60242484)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| キーワード | 高分子構造・物性 / ラマン分光法 / コヒーレントアンチストークスラマン / ナノ構造 |
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| 研究実績の概要 |
金または銀をコートした原子間力顕微鏡（AFM）の探針の先端に発生する局在表面プラズモンによるラマン散乱の増強効果を利用する探針増強ラマン散乱（TERS）と、ポンプ光とストークス光のパルスを同時に試料に照射することでアンチストークス光を増強させるコヒーレントアンチストークスラマン散乱（CARS）を組み合わせて、両者の相乗的な増強効果により高感度で高速に測定されるラマンスペクトルから試料分子の構造や相互作用に関する情報を得ることができ、同時に、AFMにより試料のトポロジカル像や力学特性を測定することができる装置（AFM-TECARSシステム）を試作した。光源としてQスイッチNd/YAGグリーンレーザ（532 nm）を用い、2分割してポンプ光と広帯域ストークス光を発生させ、側面から対物レンズを通して探針に照射した。金や銀をコートした探針と基板上の金属蒸着膜の間の微小なギャップに試料である高分子鎖を配置し、そこに誘起される局在プラズモンのホットスポットによりラマン散乱の増強と、近接場効果による回折限界を超える空間分解能と一分子計測が可能となる感度の実現を試みた。さらに、探針を作用極、金属蒸着膜を対極としてポテンショスタットで電位を掃引しながらスペクトルを測定できるように装置を改良して、極微空間での電気化学反応の追跡を試みた。4,4’-ビピリジルとα,ω-ジブロモアルカンから合成したビオロゲン誘導体高分子を試料として、2段階の酸化還元反応に伴うスペクトルと電気化学特性、および力学特性の変化を追跡した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
工学系部門副部門長の職にあり管理運営に係る業務が多忙になったこと、再現性の高い実験結果を得るために想定以上に時間を要していること
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| 今後の研究の推進方策 |
①温度応答性高分子鎖のコイル-グロビュール転移の解析： 水中でポリ(N-イソプロピルアクリルアミド) (PNiPAm) などの温度応答性高分子が示すコイル-グロビュール転移の過程における単一高分子鎖の張力とアミド基の水素結合、主鎖のコンフォメーション変化を測定する。アミド基の水素結合はアミドI、II、IIIバンドの位置で解析する。ポリ(N,N-ジエチルアクリルアミド)などの他の温度応答性高分子に対して同様な測定を行って結果を比較し、隣接モノマー間の水素結合や疎水性相互作用の張力に対する寄与を系統的に解析する。
② 高分子と塩の複合結晶のモルフォロジーと相互作用の解析：錯体結晶を形成することが知られているポリエチレングリコールとチオシアン酸塩の混合物や、高分子との相互作用を通じて塩の結晶のモルフォロジーが変化する系において、高分子と塩の配向や両者の間の相互作用を解析し、結晶モルフォロジー形成のメカニズムを明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究にやや遅れが生じていることと、当初予定していたよりも多くの既存設備や部品を使用して装置を試作することができたので、次年度使用額が生じた。今後、より良いデータの取得と再現性の向上のために試作装置の微調整や改良を行う過程で、高性能な部品を購入して置き換えるために使用する予定である。
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