Thermospectroscopic imaging for heat transfer process of soft material

本研究は、ソフトマテリアル(高分子関連材料、有機材料、生体関連材料)の熱移動過程を、赤外線カメラを用いた赤外分光イメージングと熱イメージングによって可視化することを目的とした研究である。これまでの研究で、透過型、及び反射型の赤外分光イメージングと熱イメージングの統合システムを構築し、低分子化合物の相転移過程の可視化、マイクロ流路内での化学反応に伴う発熱、物質拡散の可視化を実現してきた。本年度は、このシステムの赤外分光イメージングを偏光赤外分光に拡張し、化合物分布だけでなくそれぞれの官能基に特有の双極子モーメントが、どの方向にどの程度配向しているかの分布を可視化できるイメージングシステムへと改良した。本イメージングシステムは、赤外光源、分光器、光学チョッパーからなる、赤外分光の光学系と、顕微レンズを搭載した赤外線カメラによるミクロスケール熱イメージングシステムを統合した測定装置で、上記の拡張にあたっては入射側の光学系にワイヤーグリッド偏光子を導入した。この偏光子を０～180°の間の4か所以上の角度で固定して、スペクトルを測定することで、サンプルの角度依存性の情報を持った赤外吸収、反射スペクトルを測定することが可能である。これら複数の角度でのスペクトルを統合的に解析することで、取得した画像上での配向の向き、配向の度合いを定量的に求めることができる。今回は第一段階のサンプルとして、延伸した高分子フィルムなどを用いて赤外線カメラによる偏光赤外分光イメージングと熱イメージングの同時測定を検証した。今後は、より配向状態が不均一な系を対象として研究を進め、ソフトマテリアル内部の異方的な構造分布と、それによって発現される指向性を持った熱の移動の可視化を目指す。

本研究は、ソフトマテリアル(高分子関連材料、有機材料、生体関連材料)の熱移動過程を、赤外線カメラを用いた赤外分光イメージングと熱イメージングによって可視化することを目的とした研究である。これまでの研究で、透過型、及び反射型の赤外分光イメージングと熱イメージングの統合システムを構築し、低分子化合物の相転移過程の可視化、マイクロ流路内での化学反応に伴う発熱、物質拡散の可視化を実現してきた。本年度は、このシステムの赤外分光イメージングを偏光赤外分光に拡張し、化合物分布だけでなくそれぞれの官能基に特有の双極子モーメントが、どの方向にどの程度配向しているかの分布を可視化できるイメージングシステムへと改良した。本イメージングシステムは、赤外光源、分光器、光学チョッパーからなる、赤外分光の光学系と、顕微レンズを搭載した赤外線カメラによるミクロスケール熱イメージングシステムを統合した測定装置で、上記の拡張にあたっては入射側の光学系にワイヤーグリッド偏光子を導入した。この偏光子を０～180°の間の4か所以上の角度で固定して、スペクトルを測定することで、サンプルの角度依存性の情報を持った赤外吸収、反射スペクトルを測定することが可能である。これら複数の角度でのスペクトルを統合的に解析することで、取得した画像上での配向の向き、配向の度合いを定量的に求めることができる。今回は第一段階のサンプルとして、延伸した高分子フィルムなどを用いて赤外線カメラによる偏光赤外分光イメージングと熱イメージングの同時測定を検証した。今後は、より配向状態が不均一な系を対象として研究を進め、ソフトマテリアル内部の異方的な構造分布と、それによって発現される指向性を持った熱の移動の可視化を目指す。