分光プローブによるポリマーの構造ゆらぎとダイナミクスの研究

使用光谱探针研究聚合物的结构涨落和动力学

• 批准号: 09212201
• 负责人: 迫田 和彰
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09212201/
• 关键词: 色素; ポリマー; 高分子; 位相緩和; ホールバーニング; フォトンエコー; 単一分子分光; フォノン

(1)研究の目的:色素分子を非晶性高分子に分散させた試料を対象として、光学的位相緩和の機構、特に非晶質特有の素励起(アンダーソンの2準位系、TLS)の関与の有無を調べる。また、単一分子分光装置を作製して構造ゆらぎとダイナミクスの相関を解明する。(2)研究成果:メソポルフィリンとポリビニルアルコール(PVA)から成る試料を作製し、吸収および発光スペクトルからメソポルフィリンの単量体と会合体の0-0吸収帯を同定した。次に、この0-0吸収帯について永続的ホールバーニング(分解能1MHz)およびヘテロダイン検出蓄積フォトンエコー(分解能0.7ps)の手法により、2〜50Kの温度領域において光学的位相緩和時間を測定した。飽和によるブロードニングを排除するため、測定は十分低光量で行なった。位相緩和時間は10K以下では概ね温度の1乗に、20K以上では概ね温度の2乗に逆比例することが判明した。ホールバーニングスペクトルに見られるフォノンサイドバンドの形状から、非晶性高分子に特有の低周波フォノンの状態密度を求め、これを用いてフォノンのラマン過程による位相緩和の温度依存性を数値計算により求めた。実測値に対するフィッティングから、メソポルフィリン単量体/PVAの位相緩和には、TLSのトンネリングと低周波フォノンのラマン過程の両者が寄与していることが、明らかになった。会合体形成に伴う双極子モーメントの増大を考慮すると、メソポルフィリン会合体の位相緩和時間の温度依存性を単量体のデータから算出することができ、その結果は実測値と極めて良く一致した。また、この結果はデバイ・ワーラー因子や吸収帯の不均一幅の実測値とも良く対応した。以上から、色素/高分子系の位相緩和機構が明らかとなり、長年の議論に終止符を打つことができた。他方、進行波型色素レーザーを光源とする単一分子分光装置を作製し、動作確認を行なった。

(1)The purpose of this study is to study the relationship between pigment molecules and amorphous polymers, dispersion of samples, imaging and optical phase relaxation mechanisms, and the existence and absence of special amorphous excitation (Amorphous 2-level system, TLS). A molecular spectroscopic device is fabricated and its structure is analyzed. (2)Research results: Preparation of sample, absorption and emission of sample and 0-0 absorption band of polymer were determined. In addition, the 0-0 absorption range is used to measure the optical phase relaxation time (decomposition energy 1MHz). The amount of saturation is very low. The phase transition time is less than 10K, and the phase transition time is more than 20K. The density of state of the low frequency polymer characteristic of amorphous polymer is calculated by the temperature dependence of the phase transition. The phase of the polymer/PVA is relaxed, the TLS is generated, the low frequency polymer is generated, and the process is relaxed. The temperature dependence of the phase relaxation time of the assembly is calculated by taking into account the increase of the dipole phase during assembly formation. The results are consistent with the measured values. The results of this study are as follows: The above, pigment/polymer system phase relaxation mechanism is clear, the discussion of the year is terminated. The wavelength of the dye is determined by the wavelength of the dye.