単一高分子鎖のダイナミクスの実空間・実時間観察

实时观察单个聚合物链的动力学

基本信息

批准号：
19655080
负责人：
青木裕之
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度の研究において、デフォーカス顕微鏡計測システムの構築および分子運動性評価のための試料合成が完了したことを受け、本年度においては単一高分子鎖観察によるダイナミクスの評価を行った。試料として主鎖中央をペリレンジイミドによって蛍光ラベルされたポリブチルメタクリレート(PBMA)を用いた。この高分子の薄膜試料を作製し、個々の鎖のデフォーカス観察により色素分子の三次元配向を経時観察することでPBMA主鎖中央セグメントの運動を計測し、特にPBMAのガラス転移点(Tg=20℃)近傍における鎖の運動性について詳細に評価した。Tg以下においてはほとんどの分子は静止しており、観測のタイムスケールにおいて運動は観察されなかったが、Tg以上への昇温によって静止していた高分子鎖が運動を始め、温度の上昇とともに平均回転緩和時間が短縮、すなわち運動性が上昇することが分かった。個々の分子の運動について詳細に解析すると、Tg近傍では全ての鎖が一様に運動しているのではなく、静止している鎖と運動している鎖が存在しており、平均の回転緩和時間はその割合によって決まっていることが明らかとなった。また一つの分子の運動を経時的に観察すると、運動している鎖であっても、常に分子運動を続けているわけではなく、時間とともに静止・運動を繰り返していることが分かった。このようにガラス転移における高分子鎖ダイナミクスの空間的・時間的不均一性が単一高分子鎖の直接観察によって明らかとなった。

在建设了散热器显微镜测量系统以构建散焦显微镜测量系统和分子运动评估之后，在上一年的研究中通过单个聚合物链观测评估了动力学。作为样品，主链中心与甲基丙烯酸酯（PBMA）一起使用，该链丙烯酸酯（PBMA）由Perremid标记。通过观察该聚合物的薄膜样本并观察到每个链的脱焦，尤其是PBMA的玻璃传递点（TG = = TG = = TG =），通过观察色素分子的三个维排列来测量色素分子的三维取向。）。大多数分子在下面的TG中是固定的，并且没有在观察的时间尺度上观察运动，但是由于温度升高到TG或更高，已驻扎的高分子链开始运动，并且平均值随着平均值而上升。在温度下，发现旋转时间缩短了，即运动增加。根据对单个分子的详细分析，在TG附近所有链的附近仍有链条和链条，并且平均旋转缓解了。观察到一个分子运动，随着时间的流逝，发现即使是锻炼的链也不总是分子运动，而是随着时间的推移而重复并进行锻炼。这样，通过直接观察单个聚合物链的直接观察，可以清楚地观察到玻璃转移中聚合物链动力学的空间和时间均匀性。