フッ化炭素鎖を含む両親媒性化合物における分子組織膜の形成とその構造

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すでに多方面で実用化がなされているフッ化炭素鎖を含むポリマーやその薄膜は,今後,磁気disk表面のnmオーダーの潤滑性保護層としてや,また炭化水素鎖を含む化合物との相分離特性による表面のpatterningを利用した新規の分子素子の構築等,nano technologyにおける応用に期待がもたれている.我々はbasic scienceの観点からこの様なフッ素系有機薄膜の単分子膜レベルでの構造評価と機能発現を目指し,^<60>Coγ線照射により固層重合を行った,化学構造や鎖長が系統的に異なるフッ化炭素鎖を側鎖にもつ櫛型高分子化合物の組織分子膜について,表面圧-面積(π-A)等温曲線,ブリュースター角顕微鏡(BAM)観察,走査型電子顕微鏡(SEM),原子間力顕微鏡(AFM)測定,out-of plane X線回折並びにin-plane X線回折,X線吸収端微細構造(NEXAFS)分光法,更には摩擦力顕微鏡(FFM)測定を用いて水面上単分子膜挙動の検討,膜内分子の配向秩序の解析,そしてフッ素系有機薄膜の摩擦特性評価を行った.その結果,フッ化炭素鎖を含む櫛型ポリマーの組織分子膜が非常に高度な分子配列を形成することを見出し,またそれらが化学構造のマイナーチェンジによって制御可能であることが見出された.加えて最外層となるフッ化炭素鎖の末端元素を1原子置換することにより,表面の摩擦特性がドラスティックに変化することが示された.また一方で,両親媒性ジアセチレン誘導体の組織分子膜中の光重合において,累積膜に対するannealingによる高度な分子配列の達成が,従来の青色及び赤色の高分子薄膜のみならず新規の緑色の高分子薄膜を形成することを発見し,その共役骨格の配列変化をNEXAFS分光法により見出した.紫外光照射や熱処理により色相転移を繰り返し,最終的に蛍光発光能を持つ赤膜に転移するこのmaterialは,新規の分子色相センサーとして応用が期待される.