ニアーフィールド光による一次元剛直高分子鎮における光プロセスの研究

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本研究では、2次元平面内に配置された高分子超薄膜という新規な素材に対してニアフィールド分光法を適用し、単一高分子鎖の形態観察を行うとともに、高分子鎖に導入された色素が行う光物理過程、主に励起エネルギー移動現象を蛍光分光測定することを目的とした。界面で高度に配列した分子集合系における光物理化学素過程を集団平均ではなく単一分子鎖の固有値として明らかにする。このため次のような項目に沿って順次研究を行った。(1)気水界面における高分子単分子膜形態の直接観察高分子単分子膜とは気水界面で形成される厚さわずか1nmの超薄膜であり、分子固有の凝縮性や分子構造、水との相互作用により、結晶性固体膜、非晶性液体膜、さらに混合により様々な相分離構造をとりうる。光学的な臨界角を利用したブリュースター角顕微鏡を作製し、それらの形態観察を行うことにより、薄膜材料として有用な研究対象を探索するとともに、NSOM測定のために膜材料の蛍光標織化を行った。(2)蛍光法による高分子超薄膜内における分子鎖形態の評価ナノスケールでの分子形態を評価する方法として、蛍光プローブを用いたエネルギー移動法を採用した。2次元超薄膜中にドナー、アクセプター性色素でラベルされた高分子鎖を微量混合し、分子内エネルギー移動効率を測定することで、単一分子鎖の広がりを評価した。その結果、一分子鎖が擬縮して超薄膜を形成することが示され、またこれらの蛍光分光測定をNSOMに応用することにより、単一分子鎖の形態やその分散を分子レベルで明らかにできることを示した。(3)高分子鎖の蛍光分光測定による分子内一次元エネルギー移動過程の解明高分子単分子層膜・累積膜内で一次元配列性をもつポリペプチドの側鎖に蛍光色素を導入し、それらの累積配向性や分子鎖の形態をNSOMをはじめとする走査プローブ顕微鏡により調べる。本年度はカルバゾール基を側鎖にもつポリグルタミン酸エステルを合成し、これらが良好な累積性をもって超薄膜材料になることを確認した。さらに、高分子鎖に一次元的に導入された色素が行う光励起エネルギー移動現象を蛍光分光測定し、その光化学素過程についての基礎データを得た。