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低電場下で生ずる複屈折は電場強度の2乗に比例するが、(低次kerr効果)、高電場下ではより高次の依存性(高次kerr効果)を示す。これらの効果は時間的に変化する電場下では一般に時間遅れを伴う複屈折緩和応答(動的kerr効果)として検出される。本研究では高次の動的kerr効果が高分子溶液系の誘電的な動的挙動に関与する種々のミクロな運動過程を極めて敏感に反映する点に着目して、高次動的kerr効果の広帯域・高感度検出装置を開発し、さらにこれを典型的な高分子溶液系に適用することによって高分子の電気的ダイナミクスの詳細を明らかにした。
1.周波数域における高次動的kerr効果の測定装置の開発
角周波数ωの正弦波高電場を印加したときの高次動的kerr応答(複屈折応答)をωの広い範囲で検出するために、複屈折光学系、高電圧信号発生系、高速の信号取り込み・解析系からなる測定システムの開発を行なった。このシステムでは、電場の繰り返し印加によって生ずる高次動的kerr応答はデジタルストレージオシロスコープでデジタル化され加算平均された後、パーソナルコンビュータに転送されFFTアルゴリズムにより種々の周波数成分に分離検出される。検出された高次動的kerr応答の各成分のω依存性は種々のモデルを用いたシミュレーションにより解析される。
2.高分子溶液系における高次動的kerr効果の測定
(1)新しい導電性高分子として注目されているポリジアセチレンの貧溶媒系(棒状高分子の準濃厚系)の高次動的kerr効果の測定から、電気分極機構、絡み合い相互作用、分子会合などについての新しい有用な情報が得られた。
(2)各種の生体高分子のモデル系としての合成高分子イオン水溶液系における高次動的kerr応答の測定・解析から、多電荷系特有の電荷ゆらぎのダイナミクスの分子的機構が明らかにされた。
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