ソフトマテリアル系の秩序構造形成:炭化水素鎖の構造形成とその役割

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14540378
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 野崎 浩二 山口大学, 理学部, 助教授 (80253136)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浦上 直人 山口大学, 理学部, 助手 (50314795) ; 朝日 孝尚 山口大学, 理学部, 助教授 (30184154) ; 山本 隆 山口大学, 理学部, 教授 (00127797)
• Keywords: n-アルカン / 蒸着膜 / 分子配向 / 活性化エネルギー

Research Abstract

ソフトマテリアル系の基本構造である炭化水素系長鎖分子で最も簡単な分子構造を持つ、n-アルカンを用い、真空蒸着膜の構造を調べた。真空蒸着時の蒸着速度、基板温度、基板種類等の成膜条件および分子鎖長が蒸着膜の構造、戸特に、基板に対する分子の配向に与える影響を系統的に調べる実験を行った。その結果、蒸着速度が遅く、基板温度が高い程、基板に分子軸が垂直に配向(垂直配向)しゃすいことが明らかになった。基板温度が高くなり、n-アルカンが回転相状態の温度領域に入ると垂直配向の出現する蒸着速度範囲が大きく広がった。これは回転相における分子の拡散が容易になるためと考えられる。使用したポリイミド、ペット、ガラスの3つの基板依存性を比較すると、ポリイミド・ペット・ガラスの順に垂直配向が出現しやすいこともわかった。蒸着速度が速い場合や基板温度が低い場合は、垂直配向領域に加えて、分子軸が基板に平行に配向(平行配向)する領域が出現する。しかし、蒸着膜は垂直配向領域と平行配向領域のみからなり、等方的な配向領域は支配的ではなかった。
平行配向領域は高温で熱処理することにより、垂直配向領域へと変化する。配向変化速度は温度が高い程速いことから、配向変化には何らかの活性化状態が存在すると考えられる。この時の活性化エネルギーの基板依存性、分子鎖長依存性を調べた。その結果、明確な基板依存性はなかったが、ここで調べたC23,C25,C27の3つのアルカンで比較するとC23とC27の平行配向から垂直配向への配向変化の活性化エネルギーに対してC25は数倍大きい値が得られた。

Research Products

• [Publications] K.Nozaki, Y.Endo, T.Yamamoto: "Crystallization of a and γ Phases in Isotactic Polypropylene with Low Ethylene Content: Isothermal Crystallization and Secondary Crystallization"J. Macromol. Sci. Phys.. (2003)
• [Publications] H.Z.Li, T.Yamamoto: "A molecular dynamics simulation of the surface-ordered phase of n-alkanes: the effect of chain length"J. Phys. Soc. Jpn.. 71. 1083-1090 (2002)
• [Publications] M.Imai, N.Urakami: "Polysaccharides Induced Ciystallization of TMV Particles"Langmuir. 18. 9918-9923 (2002)
• [Publications] N.Urakami, M.Imai: "The effect of the Sphere Size on the Phase Behaviors in the Rod and Sphere Mixture System"J. Macromol. Sci. Phys.. (2003)