偏光ナノフィッシングによるナノレオロジー異方性分析

本研究は、ナノ領域における高分子や蛋白質分子の粘弾性や流動性を評価するナノレオロジー原子間力顕微計測において、力情報だけでなく、偏光情報を同時に獲得することで、高分子やタンパク質分子の光学異方性応答に基づく分子動態の同時観測を可能にするナノレオロジー異方性分析手法の開発を目的とする。具体的には、原子間力顕微鏡カンチレバーチップ上の試料に、光学異方性の測定可能な複屈折近接場光学顕微鏡プローブの先端を接して、光学プローブをカンチレバーから徐々に引き離しながら、複屈折変化を計測することで、光学プローブ先端に付着する試料の光学異方性と粘弾性を同時計測する。そこで、基礎実験として液晶分子内における複屈折応答を実験的に調べた。具体的には、複屈折近接場光学顕微鏡の光ファイバープローブを1μm以下の膜厚の液晶薄膜内に挿入して厚さ方向のプローブの位置に対する複屈折応答を測定した。その結果、ポリイミド基板のラビング方向に応じてその応答が異なること、プローブの振動方向に応じて液晶分子が配向されることが明らかになった。これまでポリイミド界面上における液晶分子の配向挙動について明らかにされておらず、本結果は液晶高分子マテリアルの界面における挙動解析に革新的な解析手法を提供できるポテンシャルを有していると考えられる。今後、配向膜の種類に対する応答、IPS配向における印加電圧に対する液晶分子回転特性の解析、および膜厚方向の液晶分子配向状態の数値解析手法の開発が課題である。

本研究は、ナノ領域における高分子や蛋白質分子の粘弾性や流動性を評価するナノレオロジー原子間力顕微計測において、力情報だけでなく、偏光情報を同時に獲得することで、高分子やタンパク質分子の光学異方性応答に基づく分子動態の同時観測を可能にするナノレオロジー異方性分析手法の開発を目的とする。具体的には、原子間力顕微鏡カンチレバーチップ上の試料に、光学異方性の測定可能な複屈折近接場光学顕微鏡プローブの先端を接して、光学プローブをカンチレバーから徐々に引き離しながら、複屈折変化を計測することで、光学プローブ先端に付着する試料の光学異方性と粘弾性を同時計測する。そこで、基礎実験として液晶分子内における複屈折応答を実験的に調べた。具体的には、複屈折近接場光学顕微鏡の光ファイバープローブを1μm以下の膜厚の液晶薄膜内に挿入して厚さ方向のプローブの位置に対する複屈折応答を測定した。その結果、ポリイミド基板のラビング方向に応じてその応答が異なること、プローブの振動方向に応じて液晶分子が配向されることが明らかになった。これまでポリイミド界面上における液晶分子の配向挙動について明らかにされておらず、本結果は液晶高分子マテリアルの界面における挙動解析に革新的な解析手法を提供できるポテンシャルを有していると考えられる。今後、配向膜の種類に対する応答、IPS配向における印加電圧に対する液晶分子回転特性の解析、および膜厚方向の液晶分子配向状態の数値解析手法の開発が課題である。