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

基本信息

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

项目摘要

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。

使用新的原子力显微镜（AFM） - RAMAN复合装置和角度分辨的微极化拉曼光谱法来分析聚合物环形球形球体中聚合物链的方向。同时，还进行了使用脉冲激光器的相干反stokes-raman光谱仪的发展。 AFM-RAMAN复合装置是通过将倒置显微镜连接到压电阶段，AFM头，激光器（532NM），光谱仪，冷却的CCD检测器等。极化光显微镜（POM）和AFM图像可以进行观察并可以观察到3D Raman成像。与拉曼图像相比，从POM图像，AFM图像的扭曲和层状厚度以及聚合物链的方向的空间分布可以在样品的相同位置进行研究，并以较高的分辨率进行研究。此外，可以通过使用金或银色涂层的AFM探针进行探测增强的拉曼散射（TER）的纳米级微结构分析。通过将激光器，1/2波板，光谱仪/检测器，X，Y级等连接到直立显微镜上，构建了角度分辨的微极化拉曼光谱。通过测量拉曼散射光的水平和垂直成分的强度，同时通过旋转1/2波板来改变激光的极化方向，可以获得角度分辨的极化拉曼光谱，然后此外，在X和y阶段扫描样品允许基于分子方向成像的X和y阶段。通过使用理论方程拟合每个拉曼带的强度的角度依赖性，确定了欧拉角和拉曼张量成分的值和实验室坐标系之间的值。使用这些设备，研究了lamella沿着球形球形岩（例如聚乙烯，聚二苯二甲酸和聚丁烯琥珀酸酯）中球形岩生长方向的方向变化。暂时获得了层状取向的结果不同，表明通过不同的机制创建了戒指样模式。