単一蛍光微粒子をプローブとした高感度光誘起表面レリーフ形成機構の解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14740391
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 生方 俊 独立行政法人理化学研究所, 局所時空機能研究チーム, 基礎科学特別研究員 (00344028)
• Keywords: アゾベンゼン高分子 / 表面レリーフグレーティング / 干渉光 / フォトマスク / ゲスト分子

Research Abstract

本研究では、アゾベンゼン高分子におけるわずかな露光エネルギーで形成する光誘起表面レリーフの物質移動メカニズムの解明のアプローチとして、高分子中に添加した蛍光分子をプローブとした物質移動の挙動および薄膜の粘性変化を観察することを目的としている。
本年度は、物質移動のプロセスを明らかにすることを目指して干渉露光の代わりに主にフォトマスクを介した露光を行い、長距離での高分子移動の挙動を原子間力顕微鏡により明らかにした。
アゾベンゼン高分子の薄膜全面にシス体アゾベンゼンリッチの光定常状態まで紫外光照射を行った後、フォトマスクを薄膜に密着させてシストランス光異性化を誘起する青色光を照射して凹凸形成を誘起した。周期の広い格子マスクを用いた場合、物質移動は光の明暗の境界部で優先的に誘起され、その移動方向は光明部より暗部であることがわかった。このことから高感度に物質移動を誘起するには、トランス体とシス体のアゾベンゼンの濃度分布の作製が重要であることが示された。また格子マスク領域と全面遮光領域の境界部においては、原子間力顕微鏡観察の間に自発的な高分子の移動が観察され、これは非弾性の粘性流体の異方的な流れとして解釈された。格子マスク領域ではシス体からトランス体へのアゾベンゼンの光異性化の完了と同期して、高分子の移動がほぼ停止するとがわかった。フォトマスクを用いることで、マイクロメートルスケールでの自発的および光誘起のアゾベンゼン高分子の移動挙動を直接観測することができた。

Research Products

• [Publications] Ubukata T., Hara M., Ichimura K., Seki T: "Phototactic mass transport in polymer films for micropatterning and alignment of functional materials"Adv.Mater.. 16. 220-223 (2004)
• [Publications] Ubukata T., Ichimura K., Seki T: "Photocontrollable phase separation in two-dimensional molecular film"J.Phys.Chem.B. 107. 13831-13837 (2003)