高分子の自己組織化によるナノパターニングとフォトニクス材料への応用

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最近、本研究者は「dewetting」による高分子薄膜の崩壊がランダムには起きないことを見い出した。規則的なdewettingにより高い規則性を持つメゾスコピックサイズのネットワーク構造やパターン化したドット構造を形成することに成功した。ナノスコピックスケールは、超分子科学における一般的なサイズであり、この領域では、分子配列は分子間力によって決定される。一方、マクロスコピックスケールでは、バルク相の特性は、例えば表面張力等のようなマクロな力によって決定される。dewettingを用いることによって得られるメゾスコピックスケールにおいては、分子間に働く力とマクロな力が互いに作用しあい、従来にない新たな構造が形成される。本研究では、光機能性であるアゾベンゼン集合体を用いたドットパターンを作成し、メゾスコピックサイズ効果を見い出した。アニーリングによってドット中の液晶ドメイン構造はドットサイズに大きく依存することがわかった。極小ドット(直径:5マイクロメーター以下)ではドメインが生じない。しかし、直径が5〜8マイクロメーターの場合、モノドメインを生じ、それ以上のサイズではマルチドメインを形成する。顕微分光光度計を用いて単一ドットのUV-vis吸収スペクトルを測定した結果、ドメインが生じないドットはアゾベンゼンモノマーのスペクトルを示した。しかし、ドメインを有するドットはJ集合体のスペクトルであった。高湿度で処理し、ドメインを有するドットはJ集合体からH集合体への再配向が起こる。原子間力顕微鏡を用いることによって、その再配向と同時にドメインの高さに変化が生じることが明らかになった。