パルスレーザー光励起された有機分子の固液界面上での動的挙動の研究

固液界面における固体表面での有機分子の移動、表面反応、分子配向、分子間相互作用ならびに固体の表面エネルギーに関する研究は、ナノオーダーで有機分子もしくは分子凝集体を配列して、材料に様々な機能性をもたせたり、新規デバイスを作製するにあたり重要な基礎的な知見を与える。我々は、パルスレーザー光による有機分子の光励起によって、分子を駆動させられることに着目し、光励起された有機分子の固液界面での動的挙動に関する知見の取得ならびに固体表面への配列制御を目的として研究を進めた。【研究成果】1.液中分子マイクロジェットを利用した新規分子注入パルスレーザーを用いて分子を光励起し、液中に射出すると、そこに分子のマイクロジェットが発生することを発見した。その新たに発見された液中における分子マイクロジェットを用いて金属・半導体・ガラスなどの固体基板上のサブミクロン領域(最小で直径200nm)に分子を注入・固定することに成功した。また、液中分子マイクロジェットの応用として直径数ミクロサイズの有機ELドットを創製した。2.水溶液中における有機分子と固体基板との相互作用の光照射依存性の研究原子間力顕微鏡を液中観察仕様に改良し、また、新たに光照射が可能な光学系を設計・設置することにより、光照射によるピレン分子とサファイア単結晶基板との分子レベルでの相互作用の変化についての知見を得た。3.コンビナトリアルスパッタコーティング法を用いた結晶配向性制御膜の作製有機分子と固体基板との相互作用についての知見を得るには、結晶配向性の異なる複数のコーティング基板が必要である。そこで、コンビナトリアルスパッタコーティング法を開発し、結晶配向性の異なるコーティング作製を実現した。4.有機分子配列のための基本ツールの開発液中における有機微結晶の作製や配列に向けた、レーザーマニピュレーションとレーザー加工を組み合わせたシステムを開発した。

固液界面における固体表面での有機分子の移動、表面反応、分子配向、分子間相互作用ならびに固体の表面エネルギーに関する研究は、ナノオーダーで有機分子もしくは分子凝集体を配列して、材料に様々な機能性をもたせたり、新規デバイスを作製するにあたり重要な基礎的な知見を与える。我々は、パルスレーザー光による有機分子の光励起によって、分子を駆動させられることに着目し、光励起された有機分子の固液界面での動的挙動に関する知見の取得ならびに固体表面への配列制御を目的として研究を進めた。【研究成果】1.液中分子マイクロジェットを利用した新規分子注入パルスレーザーを用いて分子を光励起し、液中に射出すると、そこに分子のマイクロジェットが発生することを発見した。その新たに発見された液中における分子マイクロジェットを用いて金属・半導体・ガラスなどの固体基板上のサブミクロン領域(最小で直径200nm)に分子を注入・固定することに成功した。また、液中分子マイクロジェットの応用として直径数ミクロサイズの有機ELドットを創製した。2.水溶液中における有機分子と固体基板との相互作用の光照射依存性の研究原子間力顕微鏡を液中観察仕様に改良し、また、新たに光照射が可能な光学系を設計・設置することにより、光照射によるピレン分子とサファイア単結晶基板との分子レベルでの相互作用の変化についての知見を得た。3.コンビナトリアルスパッタコーティング法を用いた結晶配向性制御膜の作製有機分子と固体基板との相互作用についての知見を得るには、結晶配向性の異なる複数のコーティング基板が必要である。そこで、コンビナトリアルスパッタコーティング法を開発し、結晶配向性の異なるコーティング作製を実現した。4.有機分子配列のための基本ツールの開発液中における有機微結晶の作製や配列に向けた、レーザーマニピュレーションとレーザー加工を組み合わせたシステムを開発した。