単一高分子鎖の光物理過程-走査フォトン顕微鏡によるナノ空間の分光研究

单聚合物链的光物理过程 - 使用扫描光子显微镜进行纳米空间光谱研究

基本信息

批准号：
10875197
负责人：
伊藤紳三郎
金额：
$ 1.41万
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：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、近年開発された走査フォトン顕微技術を単一高分子鎖の蛍光分光研究に適用することにより、固体中における高分子鎖の形態と光物理過程を調べ、高分子鎖固有のナノ構造やその空間分布をもとめることを目標とした。平成10年度の基礎研究によって走査フォトン顕微鏡の改良とその性能評価は完了し、ファイバー励起による蛍光分光を行うための装置整備ができた。これにより、11年度は次のような2種の高分子を選択し研究を行った。1、剛直高分子鎖の一次元ならびに二次元単分子膜における会合状態の評価2、柔軟鎖高分子の単一分子直接観察剛直鎖としてはセルロース系高分子鎖を蛍光ラベル化し、単一分子鎖の形態や2次元単分子膜における分子間会合形態を観測した。また、柔軟鎖高分子としてポリイソブチルメタクリレートを採用し、これにペリレンを蛍光基としてラベルしを施し、顕微鏡観測を行った。その結果、分子量100万程度の高分子では、単一分子鎖を十分なS/Nで捕らえることができた。特に柔軟鎖であるポリイソブチルメタクリレートの場合は観測された分子数から数平均分子量をカウントでき、さらにこれらの分子鎖が分子内で膜内で凝集し他の分子鎖から分離した形態をとることが示された。以上のことより、走査フォトン顕微鏡がナノレベルで単一高分子鎖を観測する能力をもつことが実証され、固体内の素形態や素光過程の観測に有力な手法となることが示された。

在这项研究中，通过将最近开发的扫描光子微技术应用于单聚合物链的荧光光谱，我们研究了固体中聚合物链的形态和光物理过程，旨在找到内在的纳米结构及其空间分布。 1998年的基础研究完成了扫描光子显微镜的改进和性能评估，并建立了用纤维激发进行荧光光谱的设备。结果，在2011财年，我们选择了两种类型的聚合物并进行了研究。 1。刚性聚合物链的一维和二维单层中的关联状态的评估。直接观察柔性链聚合物的单分子作为刚性链的单分子，基于纤维素的聚合物链被荧光标记，以观察单分子链的形态，并观察到单分子链的形态。此外，将甲基丙烯酸甲酯用作柔性链聚合物，将perylene标记为荧光组，并进行显微镜观测。结果，分子量约100万的聚合物能够捕获具有足够S/N的单个分子链。特别是，甲基丙烯酸酯是一个柔性链，可以从观察到的分子数中计算出数量的平均分子量，并且已表明这些分子链在膜内聚集并采取与其他分子链分离的形式。从上面可以证明，扫描光子显微镜具有观察纳米级的单个聚合物链的能力，这表明它们是观察基本形态和固体中基本光过程的强大方法。