高分子孤立鎖の結晶化過程in-situ AFM観察

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我々は、isotactic poly(methyl methacrylate)(it-PMMA)水面展開単分子膜を非晶状態でマイカに１層積層後、高湿度下で原子間力顕微鏡（AFM）でin situ観察することにより、２次元折りたたみ鎖結晶が結晶化する様子を分子鎖レベルで観察できることを報告している。本研究では、高分子量it-PMMAを低分子量のため結晶化できないit-oligo(MMA)に極く少量、孤立鎖状態で可溶化させた混合単分子膜を用いて、it-PMMA鎖が孤立鎖状態から結晶化する挙動をＡＦＭ観察することを目的にしている。初年度は、it-PMMAを孤立鎖状態で可溶化させた混合単分子膜を積層し、高湿度下で果たして結晶化できるか、条件検討を行った。その結果、表面圧5mN/mで非晶膜をマイカに積層し、相対湿度90%以上の条件で、it-PMMAが孤立鎖状態から結晶化し、その様子を分子鎖レベルでin-situ AFM観察できることを見出した。本年度は、主として分子量76万のit-PMMAを用いて検討を行い、(1)分子鎖は高湿度下で活発な運動を示し、結晶核が分子の末端、中心部等の任意の場所で形成され、残りの非晶鎖を巻き取るように分子全体が結晶化すること、(2)結晶化後、結晶構造をstemレベルで高倍観察して結晶の分子量を求めると、用いたit-PMMAの分子量と一致し、確かに一分子鎖が結晶化して、１分子結晶を形成していること、(3)観察前後で低倍で観察すると、スキャン範囲内外で結晶生成に差がないことから、結晶化にAFMスキャンの影響は無視できること、を明らかにした。