分子認識・強相関薄膜法による生体機能薄膜の構築と誘電異方性解析

使用分子识别/强相关薄膜方法构建生物功能薄膜和介电各向异性分析

• 批准号: 13771363
• 负责人: 長谷川 健
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kobe Pharmaceutical University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13771363/
• 关键词: ソフトマテリアル; 構造異方性; 赤外分光法; 材料リサイクル; 水素結合; 分子認識; 強相関; 超薄膜; 有機超薄膜; 強相関薄膜; 構造異方性解析; 多変量解析; 誘電物性; Langmuir-Blodgett膜

分子を組織化して薄膜にする技術が進む一方で,薄膜の構造とその物理的物性を分光学的に明らかにする手法は意外に進んでいない。本研究課題では,生体薄膜などの高度な分子構造と機能をもつ有機超薄膜を,赤外分光法で解析するための手段の開発に着手し,ソフトマテリアルの化学を界面化学と分析化学の両面から推進した。新しい研究の軸として,ケモメトリックスとしても知られる多変量解析の考え方を,全く新しい概念に変えてスペクトル解析に導入した。ひとつは,主成分分析法(PCA)アルゴリズムを詳しく検討した結果,複数のスペクトルから微量化学種の純スペクトルが抽出できることがわかった。これにより,固液界面の界面水が,バルクの水とは異なる化学構造をとっていることを,世界ではじめて赤外スペクトルを通じて明らかにすることができた。また,界面水と考えられる領域が,数Å程度であることも固有値解析から明らかにできた。この例の示すように,従来の"濃度検量"という強い呪縛から離れた,新しい多変量解析に利用法を示し,日本分光学会の論文賞,ならびに日本分析化学会の奨励賞の受賞につながった。他方,多変量解析のもつ強い線形性に着目し,物理計測の線形性と非線形性とを強力に区別する実験を考えた。薄膜解析に広く用いられる透過分光法を,この考え方に基づいて定式化した結果,本来計測が不可能な"縦波光による面外モード測定"が理論的に可能であることが示唆された。その後,回帰行列の理論的構築に成功し,非金属表面での面外モードスペクトルの測定に世界で始めて成功し,国内外の多くの学会から招待講演を受けた。この手法は多角入射分解分光法(MAIRS)と命名されており,厚みのわからない高分子材料や生体薄膜の分子配向解析に使えることが予想されており,現在,装置開発も含めて研究を進めている。

The molecular organization and thin film technology have been advancing, and the structure and physical properties of thin films have been advancing unexpectedly. This research topic is aimed at the development of organic ultra-thin films, molecular structures and functions, and analytical methods for organic ultra-thin films. The new research axis, the new concept, the new concept. Principal component analysis (PCA) was used to analyze the results of multiple chemical species. The water at the interface of the solid-liquid interface is different from the water at the interface of the solid-liquid interface. The chemical structure of the solid-liquid interface is different from that of the water at the interface of the solid-liquid interface. The interface water is examined in the field, and the number of degrees is determined by the inherent value of the water. For this example, the "concentration measurement" and "strong binding" of the new method for the analysis of multiple quantities are shown in the paper award of the Japan Spectroscopic Society, and the award of the Japan Analytical Chemistry Society. In other words, many quantitative analysis methods are used to distinguish between linear and non-linear physical measurements. The thin film analysis is based on transmission spectroscopy, and the results are theoretically impossible to measure. Since then, the theory of the return line has been successfully constructed, and the measurement of out-of-plane non-metallic surfaces has been successfully carried out in the world, and many lectures have been received at home and abroad. This method is called Multi-angle Incident Decomposition Spectroscopy (MAIRS). The molecular alignment analysis of polymer thin films is based on the multi-angle incident decomposition spectroscopy (MAIRS).

项目成果

Q.Huo, G.Sui, Y.Zheng, P.Kele, T.Hasegawa, J.Nishijo, J.Umemura, R.M.Leblanc: "Metal Complexation with Langmuir Monolayer of Histidyl Peptide Lipids"Chemistry : A European Journal. 7. 4796-4704 (2001)

Q.Huo、G.Sui、Y.Zheng、P.Kele、T.Hasekawa、J.Nishijo、J.Umemura、R.M.Leblanc：“组氨酰肽脂质的朗缪尔单层金属络合”化学：欧洲杂志。

T.Hasegawa, J.Nishijo, J.Umemura, W.Theiss: "Simultaneous Evaluation of Molecular-Orientation and Optical Parameters in Ultrathin Films by Oscillators-Model Simulation and Infrared External Reflection Spectroscopy"Journal of Physical Chemistry B. 105. 111

T.Hasekawa、J.Nishijo、J.Umemura、W.Theiss：“通过振荡器模型模拟和红外外反射光谱同时评估超薄膜中的分子取向和光学参数”物理化学杂志 B. 105. 111

T.Hasegawa, J.Nishijo, M.Sonoyama, T.Nakano: "Analysis of Thermal Phase Transition via Time-Resolved Infrared Spectra Using Partial Least-Squares Regression Modeling Parameters"Applied Spectroscopy. 56(印刷中). (2002)

T.Hasekawa、J.Nishijo、M.Sonoyama、T.Nakano：“使用部分最小二乘回归建模参数通过时间分辨红外光谱分析热相变”应用光谱学 56（出版中）。

Takeshi Hasegawa: ""Principal Component Regression and Partial Least Squares Modeling" in "Handbook of Vibrational Spectroscopy," edited by J. M. Chalmers and P. R. Griffiths"John Wiley & Sons, Ltd.. 20 (2002)

Takeshi Hasekawa：“J. M. Chalmers 和 P. R. Griffiths 编辑的《振动光谱手册》中的“主成分回归和偏最小二乘建模””John Wiley

Takeshi Hasegawa: "A Novel Measurement Technique of Pure Out-of-Plane Vibrational Modes in Thin Films on a Nonmetallic Material with No Polarizer"Journal of Physical Chemistry B. 106(16). 4112-4115 (2002)

长谷川武：“一种在无偏振器的非金属材料上薄膜中纯面外振动模式的新颖测量技术”物理化学杂志 B.106(16)。