単一高分子鎖のダイナミクスの実空間・実時間観察

前年度の研究において、デフォーカス顕微鏡計測システムの構築および分子運動性評価のための試料合成が完了したことを受け、本年度においては単一高分子鎖観察によるダイナミクスの評価を行った。試料として主鎖中央をペリレンジイミドによって蛍光ラベルされたポリブチルメタクリレート(PBMA)を用いた。この高分子の薄膜試料を作製し、個々の鎖のデフォーカス観察により色素分子の三次元配向を経時観察することでPBMA主鎖中央セグメントの運動を計測し、特にPBMAのガラス転移点(Tg=20℃)近傍における鎖の運動性について詳細に評価した。Tg以下においてはほとんどの分子は静止しており、観測のタイムスケールにおいて運動は観察されなかったが、Tg以上への昇温によって静止していた高分子鎖が運動を始め、温度の上昇とともに平均回転緩和時間が短縮、すなわち運動性が上昇することが分かった。個々の分子の運動について詳細に解析すると、Tg近傍では全ての鎖が一様に運動しているのではなく、静止している鎖と運動している鎖が存在しており、平均の回転緩和時間はその割合によって決まっていることが明らかとなった。また一つの分子の運動を経時的に観察すると、運動している鎖であっても、常に分子運動を続けているわけではなく、時間とともに静止・運動を繰り返していることが分かった。このようにガラス転移における高分子鎖ダイナミクスの空間的・時間的不均一性が単一高分子鎖の直接観察によって明らかとなった。

前年度の研究において、デフォーカス顕微鏡計測システムの構築および分子運動性評価のための試料合成が完了したことを受け、本年度においては単一高分子鎖観察によるダイナミクスの評価を行った。試料として主鎖中央をペリレンジイミドによって蛍光ラベルされたポリブチルメタクリレート(PBMA)を用いた。この高分子の薄膜試料を作製し、個々の鎖のデフォーカス観察により色素分子の三次元配向を経時観察することでPBMA主鎖中央セグメントの運動を計測し、特にPBMAのガラス転移点(Tg=20℃)近傍における鎖の運動性について詳細に評価した。Tg以下においてはほとんどの分子は静止しており、観測のタイムスケールにおいて運動は観察されなかったが、Tg以上への昇温によって静止していた高分子鎖が運動を始め、温度の上昇とともに平均回転緩和時間が短縮、すなわち運動性が上昇することが分かった。個々の分子の運動について詳細に解析すると、Tg近傍では全ての鎖が一様に運動しているのではなく、静止している鎖と運動している鎖が存在しており、平均の回転緩和時間はその割合によって決まっていることが明らかとなった。また一つの分子の運動を経時的に観察すると、運動している鎖であっても、常に分子運動を続けているわけではなく、時間とともに静止・運動を繰り返していることが分かった。このようにガラス転移における高分子鎖ダイナミクスの空間的・時間的不均一性が単一高分子鎖の直接観察によって明らかとなった。