光分子機能を目指した高分子ナノ薄膜の組織化

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本研究では秩序構造を有する高分子単分子膜をラングミュアーブロジェット法にて二次元的及び三次元的に組織化し、分子配列の制御された生体膜類似の機能発現を目指したナノ高分子薄膜を作成することを目的としている。長鎖アルキルアミド高分子の優れたLB膜形成能を利用し、種々の光機能団を有する共重合体を合成し、生成する共重合体のLB膜形成能の評価、累積条件などを検討した。さらに二次元的に光機能団を固定化するための光架橋団を導入した三次元共重合体の単分子膜、LB膜の開発を検討した。光機能団として、ルテニウム錯体、非線形光学機能団などの導入を計画し、その層状組織体の検討を行った。さらに高分子LB膜中に導入された光機能団の励起状態の物理化学的性質とLB膜層状構造との関係、分子間相互作用の解析を吸収、発光スペクトル、FT-IRスペクトル、蛍光寿命測定などの分光法などにより、ルテニウム錯体、芳香族発色団の励起状態の性質について、組織体の次元性との関係や分子の配列・配向性などの因子との関係について検討することを目的として、研究を行った。二次元架橋分子膜によるフォトパタ-ニングも行い、光学顕微鏡で観察したところマスク限界である線幅0.75mmのラインアンドスペースパターンが得られた。さらに二分子膜LB膜で同様にフォトパタ-ニングも行い原子間力顕微鏡(AFM)で観察した。AFM像より約4nmの膜厚でもフォトリソグラフィーが可能であることが明らかとなり、またEB描画により0.2mmのラインアンドスペースパターンが得られた。以上のことよりLB法の優れた特徴である高配向性及びナノオーダーでの膜厚制御を利用することで分子レベルでのフォトパタ-ニングが可能であることが明らかとなった。