Evolution of Near-Infrared Spectroscopy for Materials Structure Analysis: Development of NIR-MAIRS

用于材料结构分析的近红外光谱学的发展：NIR-MAIRS 的发展

• 批准号: 22H02106
• 负责人: 長谷川 健
• 金额: $ 11.56万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02106/
• 关键词: MAIRS; NIR分光; 有機フッ素材料; 倍音・結合音; 遷移モーメント; 近赤外; 近赤外分光; 薄膜; 構造解析; 分子配向

有機材料の深部に入り込める近赤外(NIR)光は，光学的に分厚いバルク材料中の化学種の “定量” と “識別” に強力な分光分析法を与える．一方，バルク材料の物性を支配する “分子集合構造” を結晶化度によらず解析するには “異方性” の視点が不可欠である．それには各バンドの遷移モーメントに着目した帰属が必要だが，倍音・結合音バンドが深く重なり合ったNIRでは非常に困難で，中赤外(IR)分光法のようには活用できていない．本研究では，異方性の解析に強い力を発揮する多角入射分解分光法(MAIRS)をNIR領域に初めて組み込み，NIRのこの弱点を克服する．また逆に，MAIRSの弱点である薄膜限界をNIRの弱吸収により克服する．こうしたNIRとMAIRSの互恵関係により，NIRの未活用の力を強く引き出し，材料構造解析の新たな強力なツールに変革する．これにより，任意の湿度下での開放系で固形物の内部と表面の結晶多形の差異を具体的に明らかにできるなど，他の分析手法にない物性・構造相関の解析に道を拓き，応用物理・高分子・製剤など多分野にインパクトを与える．NIRとIRの「いいとこどり」をするには，NIR分光法で遷移モーメントの実験的にあぶりだす方法が必要，ということである．当初の研究計画では，早めにMAIRS法を適用することを考えていたが，感度などに問題があり，最初に倍音・結合音をいかに高感度に測定するかという新たな問いを突き付けられた．実際には，拡散反射法がその有力候補となり，現在，その基礎研究を進めている．

可以进入有机材料的更深部分的近红外（NIR）光提供了一种强大的光谱方法，用于在光学较厚的散装材料中的“定量”和“区分”化学物种的“定量”和“区分”。另一方面，各向异性对于分析控制散装材料的物理特性的“分子组件结构”至关重要。这需要归因于每个频段的过渡矩，但是使用NIR非常困难，在这种情况下，泛音和耦合的声带被深层重叠，并且不可能像中红外（IR）光谱法相同。在这项研究中，我们首先结合了多边形入射分辨率光谱法（MAIRS），该光谱法在各向异性分析中施加了强大的力量，并克服了NIR的这种弱点。相反，薄膜极限是MAIRS的弱点，可以通过NIR的弱吸收来克服。 NIR和MAIRS之间的这种互惠互利的关系将强烈地发出未使用的NIR的力量，并将其转变为一种新的强大工具进行材料结构分析。这可以具体阐明在任意湿度下固体物质内部和固体表面之间晶体多态性的差异，为分析其他分析方法中未发现的物理性质和结构相关性开辟了道路，并将对包括应用物理学，聚合物和表述在内的许多领域产生影响。为了“对良好”和ir，有必要使用NIR光谱法以实验暴露过渡力矩。在最初的研究计划中，我们已经考虑了尽早应用Mairs方法，但是敏感性和其他问题存在问题，首先被问到一个新问题，即如何以高灵敏度测量谐波和混合声音。实际上，弥漫性反射方法已成为有前途的候选人，目前正在进行基础研究。

项目成果

パーフルオロアルキル化合物の分子構造から物性を知る

从分子结构了解全氟烷基化合物的物理性质

• 发表时间: 2022
• 作者: Ngo Thi Thu Thao;児玉 康輝;齋藤徹;江波戸優介，林大和，福島潤，滝澤博胤;長谷川健
• 通讯作者: 長谷川健

有機フッ素材料の環境負荷の理解に不可欠な物性物理化学

凝聚态材料物理化学对于了解有机氟材料的环境影响至关重要

• 发表时间: 2022
• 作者: 古和田丈人;野津山駿;高橋広奈;酒井誠;SHIDA Naoki;長谷川健
• 通讯作者: 長谷川健

液晶性有機半導体材料のアルキル側鎖長に依存する薄膜中のポリモルフィズム

薄膜中的多晶型取决于液晶有机半导体材料的烷基侧链长度

• 发表时间: 2022
• 作者: 岡 昂徹，塩谷 暢貴;下赤 卓史;長谷川 健
• 通讯作者: 長谷川 健

SDA 理論 | PFAS 物性の発現機構

SDA理论 | PFAS物理性质的表达机制

• 发表时间: 2022
• 作者: Sato Eisuke;Niki Yuta;Mitsudo Koichi;Suga Seiji;長谷川健
• 通讯作者: 長谷川健

分子集合を鍵とした分析と物理化学

基于分子组装的分析和物理化学

• 发表时间: 2022
• 作者: Koichi Mitsudo;Yuri Tachibana;Eisuke Sato;Seiji Suga;Yousuke Ooyama;長谷川健
• 通讯作者: 長谷川健