偏光変調アンチストークスラマン分光法による高分子鎖の配向ダイナミクスの解明

通过偏振调制反斯托克斯拉曼光谱阐明聚合物链的取向动力学

• 批准号: 22H02139
• 负责人: 前田 寧
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: University of Fukui
• 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 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02139/
• 关键词: 高分子構造・物性; ラマン分光法; 偏光; 高分子結晶; コヒーレントアンチストークスラマン; 球晶; ナノ構造

原子間力顕微鏡（AFM）-ラマン複合装置および角度分解顕微偏光ラマン分光装置を新たに試作して、高分子のリングバンド球晶における高分子鎖の配向の解析に応用した。並行してパルスレーザーを用いたコヒーレントアンチストークスラマン分光装置の開発も進めた。AFM-ラマン複合装置は、倒立型顕微鏡にピエゾステージ、AFMヘッド、レーザー（532nm）、分光器、冷却CCD検出器等を取り付けて試作した。偏光顕微鏡（POM）像とAFM像の観察と3次元ラマンイメージングを行なうことができる。POM像より複屈折の、AFM像よりラメラのねじれやラメラ厚の、ラマンイメージより高分子鎖の配向の、空間分布を高い分解能で、試料の同一位置で調査できる。さらに、金または銀でコートしたAFM探針を用いることで、探針増強ラマン散乱（TERS）によるナノスケールの微細構造解析を行うこともできる。角度分解顕微偏光ラマン分光装置は、正立型顕微鏡にレーザー、1/2波長板、分光器・検出器、x,yステージ等を取り付けて試作した。1/2波長板の回転によりレーザーの偏光方向を変えながら、ラマン散乱光の水平成分と垂直成分の強度を測定することで角度分解偏光ラマンスペクトルを得て、さらに、x,yステージで試料を走査することで分子配向によるイメージングを行なうことができる。各ラマンバンドの強度の角度依存性を理論式によりフィッティングすることで、単位格子と実験室座標系の間のオイラー角およびラマンテンソルの各成分の値を求めた。これらの装置を用いてポリエチレン、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート等のリングバンド球晶において、球晶の成長方向に沿ったラメラの配向変化を調査した。異なる仕方でラメラの配向が変化しているという結果が、暫定的に得られており、異なるメカニズムによるリング状パターンの生成が示唆された。

Interatomic force 顕 micro mirror (AFM) - ラ マ ン composite device お よ び 顕 micro polarization Angle decomposition ラ マ ン spectroscopic device を new た に attempt し て, polymer の リ ン グ バ ン ド spherulite に お け る polymer の match to the lock の parsing に 応 with し た. Parallel し て パ ル ス レ ー ザ ー を with い た コ ヒ ー レ ン ト ア ン チ ス ト ー ク ス ラ マ ン spectroscopic device の open 発 も into め た. AFM - ラ マ は ン composite device, a handstand 顕 micromirror に ピ エ ゾ ス テ ー ジ, AFM ヘ ッ ド, レ ー ザ ー (532 nm), optical splitter, cooling CCD 検 extractor and other を take り pay け て attempt し た. Polarization 顕 micro mirror (POM) as と AFM as の 観 examine と 3 dimensional ラ マ ン イ メ ー ジ ン グ を line な う こ と が で き る. POM as よ り inflectional の, AFM as よ り ラ メ ラ の ね じ れ や ラ メ ラ の, ラ マ ン イ メ ー ジ よ り polymer の match to the lock の, high spatial distribution を い decomposition can で, sample の same location で survey で き る. さ ら に, gold ま た は silver で コ ー ト し た を use AFM probe い る こ と で, probe raised strong ラ マ ン scattered (TERS) に よ る ナ ノ ス ケ ー ル の fine structure parsing line を う こ と も で き る. Micro polarization Angle decomposition 顕 ラ マ ン は spectroscopic device, with stand type 顕 micro mirror に レ ー ザ ー, 1/2 wave plate, the beam splitter 検 extractor, x, y ス テ ー ジ り pay from を of け て attempt し た. 1/2 wave plate の back planning に よ り レ ー ザ ー の を polarization direction - え な が ら, ラ マ ン の scattered light intensity of horizontal component と vertical component の を determination す る こ と で polarization Angle decomposition ラ マ ン ス ペ ク ト ル を て, さ ら に, x, y ス テ ー ジ で sample を walkthrough す る こ と で ligands to に よ る イ メ ー ジ ン グ を line な う こ と が で き る. Intensity of each ラ マ ン バ ン ド の の Angle dependency を theory type に よ り フ ィ ッ テ ィ ン グ す る こ と で, 単 grid と be 験 chamber coordinate system between の の オ イ ラ ー Angle お よ び ラ マ ン テ ン ソ ル の on each component の numerical を o め た. を こ れ ら の device with い て ポ リ エ チ レ ン, ポ リ カ プ ロ ラ ク ト ン, ポ リ ブ チ レ ン サ ク シ ネ ー ト etc. の リ ン グ バ ン ド spherulite に お い に て, spherulite の growth direction along the っ た ラ メ ラ の match to the を survey of variations and し た. Different な る shi fang で ラ メ ラ の match to が variations change し て い る と い う results が, temporary に ら れ て お り, different な る メ カ ニ ズ ム に よ る リ ン グ shape パ タ ー ン の generated が in stopping さ れ た.

项目成果

顕微偏光赤外・ラマン分光法による分子配向解析

使用微偏振红外/拉曼光谱进行分子取向分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 中村圭吾;重光 孟;木田敏之;渡邊 颯大・松本 篤・杉原 伸治・前田 寧;前田 寧・中井 一貴・杉原 伸治・松本 篤
• 通讯作者: 前田 寧・中井 一貴・杉原 伸治・松本 篤

Tuning the Solution Viscosity of Ionic-Liquid-Based Polyelectrolytes with Solvent Dielectric Constants via the Counterion Condensation

通过反离子缩合调节具有溶剂介电常数的离子液体基聚电解质的溶液粘度

• DOI: 10.1021/acs.macromol.2c01405
• 发表时间: 2022
• 期刊: Macromolecules
• 影响因子: 5.5
• 作者: Matsumoto Atsushi;Ukai Ryosuke;Osada Hiroto;Sugihara Shinji;Maeda Yasushi
• 通讯作者: Maeda Yasushi

顕微偏光ラマン分光装置による高分子球晶の構造解析

使用微偏振拉曼光谱仪对聚合物球晶进行结构分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Takashima Atsushi;Maeda Yasushi;Sugihara Shinji;木田敏之;松尾輝一・中井一貴・前田寧・杉原伸治・松本篤
• 通讯作者: 松尾輝一・中井一貴・前田寧・杉原伸治・松本篤

ポリジアミドビニリデンの温度応答性に対する側鎖の構造の効果

侧链结构对聚二酰胺亚乙烯基温度响应性的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 中村圭吾;重光 孟;木田敏之;渡邊 颯大・松本 篤・杉原 伸治・前田 寧
• 通讯作者: 渡邊 颯大・松本 篤・杉原 伸治・前田 寧

高分子化学研究室 前田寧研究G

高分子化学实验室 前田康研究组