高分子超薄膜の光音響分光分析:薄膜の構造解析と光-音響信号変換の高効率化

超薄膜聚合物薄膜光声光谱：薄膜结构分析和高效光声信号转换

• 批准号: 09750998
• 负责人: 新留 康郎
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750998/
• 关键词: 水面展開膜; 光音響分光法; Disperse Red 1; Disperse Orange 3; Disperse Red l

水面展開膜は非対称な構造を持つ高分子超薄膜である。水面展開膜に分散した非線形光学活性な両親媒性色素はその配向が膜に垂直方向へ制御され、第二高調波発生(SHG)が見られることが既に明らかにされている。本研究では、超薄膜による高効率な光-音響波変換の実現をはかり、光音響分光法(Photoacoustic spectroscopy:PAS)による水面展開膜の特性解析を試みた。水面展開膜にPASを適用するときには、基板への熱の拡散が事実上存在せず(Self-standing)、また膜厚が熱拡散長に対して著しく小さい(超薄膜)という、通常の系に比較して非常に特殊な条件が成立する。この条件下では理論的解析に適用するモデルを単純化できるので、薄膜の性質(熱的性質、色素の分布状態など)が光音響信号に与える影響を詳細に検討することが可能である。初年度は高分子超薄膜に特化したPAS測定装置の作成を行い、PMMAの水面展開膜に分散した色素の分散・配向状態を調べ、極限的に薄い高分子薄膜に由来するPAスペクトルが均一溶液の吸収スペクトルと一致しないことを見い出した。本年度はポリマーにはP0ly(maleic anhydiride-alt-1-Octadecane)(PMAO)を用い、色素には芳香族アミン部位を持つアゾ系化合物であるDisperse Orange 3(DO3)を用いて、PMAO水面展開膜表面へのDO3の吸着について検討した。一連の実験からDO3のPMAOへの吸着では、プロトン化したDO3のアミン部位とPMAOの加水分解によって生じたカルボン酸アニオンとのイオン的相互作用が大きな役割を果たしていることが明らかになった。今後はより定量的な取り扱いを試みることで、高分子超薄膜の光-音響信号変換について多くの価値のある知見が得られると期待できる。

Water surface development film is not equal to the structure of polymer ultra-thin film. The dispersion of non-linear optically active pigment in water surface development film is controlled by vertical direction of alignment film, and the second high wavelength emission (SHG) is observed. In this study, the characteristics of ultra-thin films with high efficiency and photoacoustic wave transition were analyzed by Photoacoustic Spectroscopy (PAS). Water surface development PAS is applicable to the substrate, heat dissipation of the substrate is actually Self-standing, film thickness and heat dissipation length are relatively small (ultra-thin film), and special conditions are usually established. Under these conditions, the theoretical analysis is applicable, and the properties of the film (thermal properties, pigment distribution state) and the influence of photoacoustic signals are discussed in detail. In the early years, the PAS measurement device for polymer thin films was developed, and the dispersion and alignment of pigments in PMMA water surface development films were adjusted. This year, P0ly (maleic anhydride-alt-1-Octadecane)(PMAO) was used as a pigment, Disperse Orange 3(DO3) was used as a pigment, and DO3 was adsorbed on the surface of PMAO water surface development film. The adsorption of DO3 and PMAO in a series of reactions, such as the formation of DO3 and the hydrolysis of PMAO, is a major cause of the interaction between DO3 and PMAO. In the future, we will try our best to obtain quantitative information, and the optical and acoustic signal conversion of polymer ultra-thin films will be discussed.

项目成果

I-Yin Sandy,Yasuro Niidome,Taku Matsuo,Sunao Yamada: "Temperature effects on molecular alignment at the surface of Utrathin films studied by SHG and Fluorescence techniques" ANALYTICAL SCIENCE. 13. 343-346 (1997)

I-Yin Sandy、Yasuro Niidome、Taku Matsuo、Sunao Yamada：“通过 SHG 和荧光技术研究温度对 Utrathin 薄膜表面分子排列的影响”分析科学。

I-Yin Sandy,Yasuo Niidome,Taku Matsuo,Sunao Yamada: "Temperature effects on molecular alignments at the surface of Ultathin films studied by SHG and Fluorescence techniques" ANALYTICAL SCIENCE. 13. 343-346 (1997)

I-Yin Sandy、Yasuo Niidome、Taku Matsuo、Sunao Yamada：“通过 SHG 和荧光技术研究温度对 Ultathin 薄膜表面分子排列的影响”分析科学。

Yasuo Niidome,Takashi Kawazoe,and Sunao Yamada,: "Asymemetric Incorporation of an SHG-Active Dye at the Surface of a Thin Polymer Film on Water" Optical Lett.accepted.

Yasuo Niidome、Takashi Kawazoe 和 Sunao Yamada：“水上聚合物薄膜表面二次谐波活性染料的不对称结合”光学快报已接受。