| 研究課題/領域番号 |
25287108
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| 研究機関 | 立命館大学 |
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研究代表者 |
深尾 浩次 立命館大学, 理工学部, 教授 (50189908)
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| 研究分担者 |
貞包 浩一朗 立命館大学, 理工学部, 助教 (50585148)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | ガラス転移 / 積層薄膜 / α過程 / 誘電緩和 / 中性子反射率 / 界面相互作用 |
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| 研究実績の概要 |
今年度の本研究の成果の概要は以下のとおりである。
1, 非晶性ポリアミド共重合体の薄膜に対して、誘電緩和測定を行い、ガラス転移ダイナミクスの膜厚依存性を調べた。とくに、電極分極のダイナミクスの交流電場中での測定により、チャージキャリアの密度と拡散係数の温度・膜厚依存性を評価することに成功した。これより、臨界膜厚以下で、チャージキャリアの並進拡散運動の低下が観測され, α過程の緩和率の膜厚依存性とは異なることがわかった。つまり、チャージキャリアの並進運動と高分子の回転拡散運動とはデカップリングしていることが示された。また、電極分極の緩和率の温度依存性はVFT則に従うことが明らかにされ、電極分極により、ガラスダイナミクスが評価できることがわかった。電極分極より評価したフラジリティの膜厚依存性は、ポリスチレン薄膜のフラジリテイの膜厚依存性は異なることがわかった。
2, PMMA積層薄膜におけるガラス転移とα過程のダイナミクスのアニール過程での特徴的な変化の原因を探るために、d-PMMAとh-PMMAの交互積層薄膜を作製し、中性子反射率測定により、界面構造の変化の直接観察を行った。さらに、同様の交互積層膜に対して、アニール過程での誘電緩和測定を行い、界面の変化に対応したα過程のダイナミクスの時間発展を調べた。中性子反射率測定により、136℃でのアニール過程で、時間の経過とともに界面のラフネスが大きくなること、さらには、d-PMMA層の膜厚は増加し、h-PMMA層の膜厚は減少することが明らかとなった。界面消滅の時間発展と誘電緩和測定によるダイナミクス変化の時間発展は十分に整合するものであることが実験的に確認された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
高分子薄膜のガラス転移の膜厚依存性の起源と考えられる表面・界面相互作用の効果を調べるために、当初予定していなかった中性子反射率測定と誘電緩和測定を組み合わせた実験的なアプローチを思い至り、その測定を可能とした。これにより、当初の目的に、より直接的にアプローチできることとなった。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度の実験により、中性子反射率測定を用いることにより、PMMA交互積層膜に対して、界面構造に関する情報を十分に引き出せることが明らかとなった。今後は中性子反射率測定により得られているデータから、界面構造を評価する解析手法の改良を行い、対象としているシステムに、より適した解析方法を見出していく。そのような解析で得られた結果をもとに、更なる中性子反射率測定を行い、誘電緩和で得られている結果との整合性を導き、動的不均一性の測定と制御へと繋げていく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額が生じた理由として以下の２点をあげる。
1) 当初は予定していなかった中性子反射率測定によって顕著な結果が得られたため、次年度に新たな実験を継続する必要が生じた。
2) フランスでの国際会議への追加での参加性が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度使用額の用途として以下のとおり予定している。
消耗品費：60万円 （内訳、中性子回折用の試料(重水素化高分子試料)、シリコンウエファーなどの実験用消耗品）、外国旅費：35万円 （内訳、フランス・モンペリエで開催される国際研究集会(4th International workshop on dynamics in Viscous Liquids)への参加のため）、その他： 21.7万円 （内訳、国際会議参加登録費、論文投稿費・論文英文添削費など）
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