固体表面上の選択吸着による3次元分子配向・配列制御

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550008
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 久保野 敦史 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 助手 (70234507)
• Keywords: 水晶振動子式マイクロバランス / 液晶 / 結晶成長 / 配向 / 吸着 / 異方性

Research Abstract

本年度は、選択吸着・配向機構及び3次元配向・配列機構の解明を目指し、様々な官能基によって修飾された表面上における吸着・配向過程や3次元配向・配列構造の観察・評価を行うための装置作製、並びに吸着・配向モデルによるシミュレーション計算を行った。
1.選択吸着・配向過程の観察
新規購入のクオーツクリスタルアナライザを用いて、水晶振動子式マイクロバランス(QCM)測定装置を作製した。
モデル分子として低分子液晶を用い、液晶相における基板上への吸着・配向過程について、成長過程の付着挙動(付着量の時間変化)を測定した。その結果、基板表面官能基の種類により、平衡付着量や付着過程の特性時間が異なることが明らかになった。またバルク液晶相と界面相との粘度の差異について考察した。
2.選択吸着・配向過程のシミュレーション計算
有機分子の異方性を考慮した多段階の素過程からなる吸着・配向モデルについて、熱力学的な考察を行い、従来金属等で用いられていた結晶成長理論を基礎とした新たな理論の構築を試みた。
この新たなモデルにおいては、結晶成長理論における二次核形成ならびに核成長に異方性を取り入れた。その結果、界面エネルギーの異方性によって、成長とともに熱力学的に安定な配向状態が変わる臨界サイズが存在することを明らかにした。
得られた計算結果は、従来から観測されていた現象とその経験則(高温基板では垂直配向し、低温基板では平行配向する)を定性的に説明することができた。