JPH03274445A - 分子配向角測定法 - Google Patents
分子配向角測定法Info
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- JPH03274445A JPH03274445A JP2077179A JP7717990A JPH03274445A JP H03274445 A JPH03274445 A JP H03274445A JP 2077179 A JP2077179 A JP 2077179A JP 7717990 A JP7717990 A JP 7717990A JP H03274445 A JPH03274445 A JP H03274445A
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Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
この発明は、分子配向角測定法に関する。さらに詳しく
は、ラングミュア・ブロジェット（ＬＢ）膜の構成分子
の分子配向角度を偏光赤外光反射吸収測定法によって測
定する方法に関する。
は、ラングミュア・ブロジェット（ＬＢ）膜の構成分子
の分子配向角度を偏光赤外光反射吸収測定法によって測
定する方法に関する。
（ロ）従来の技術
近年、単分子膜や単分子累積膜からなるＬＢ膜を各種電
子デバイスや機能性材料に用いる提案がなされている。
子デバイスや機能性材料に用いる提案がなされている。
そしてかかるＬＢ膜構成分子の構成構造や配向角度を正
確に測定することは、ＬＢ膜の物性研究のみならず、そ
れを利用し１コ電子デバイス等の開発研究や品質管理上
、極めて重要である。
確に測定することは、ＬＢ膜の物性研究のみならず、そ
れを利用し１コ電子デバイス等の開発研究や品質管理上
、極めて重要である。
この点に関し、ＬＢ膜の分子配向角を測定する方法とし
て、赤外光吸収を利用した方法が知られている。
て、赤外光吸収を利用した方法が知られている。
一般に、赤外光の分子による吸収強度は、分子の種々の
結合の振動バンドによる遷移モーメントと赤外光の電気
ベクトルとの積の二乗と分子の数に比例する。即ち、基
板上によく配向配列されているＬＢ膜構成分子の配向角
変は、分子の遷移モーメントの基板に対する配向角度を
求めることによって評価できる。そして、この配向角度
を求めるためには入射面に垂直なＳ偏光赤外光を用いた
際の吸収スペクトルデータと、入射面に水平なｐ偏光赤
外光を用いた際の吸収スペクトルデータが必要となる。
結合の振動バンドによる遷移モーメントと赤外光の電気
ベクトルとの積の二乗と分子の数に比例する。即ち、基
板上によく配向配列されているＬＢ膜構成分子の配向角
変は、分子の遷移モーメントの基板に対する配向角度を
求めることによって評価できる。そして、この配向角度
を求めるためには入射面に垂直なＳ偏光赤外光を用いた
際の吸収スペクトルデータと、入射面に水平なｐ偏光赤
外光を用いた際の吸収スペクトルデータが必要となる。
そして、具体的にこのような手法を利用した実用的な配
向角測定方法として、反射率の高い金属板を基板として
用いた、いわゆる高感度反射法（別名： ＲＡＳ反射吸
収法）が知られており、この内容については、例えば、
梅村純三：表面、 Ｖｏｌ、２６゜Ｎｏ、 ３．１８ｌ
８０−１９５（１９８に解説されティる。
向角測定方法として、反射率の高い金属板を基板として
用いた、いわゆる高感度反射法（別名： ＲＡＳ反射吸
収法）が知られており、この内容については、例えば、
梅村純三：表面、 Ｖｏｌ、２６゜Ｎｏ、 ３．１８ｌ
８０−１９５（１９８に解説されティる。
（ハ）発明が解決しようとする課題
上記高感度反射法においては、ｐ偏光入射の電気ベクト
ルは、基板表面で反射電気ベクトルと合成されて強め合
い、基板法線方向の電気ベクトルを生ずる。しかし、Ｓ
偏光入射の時には、反射電気ベクトルの位相がちょうど
１８０°ずれているので、逆に打ち消し合う。
ルは、基板表面で反射電気ベクトルと合成されて強め合
い、基板法線方向の電気ベクトルを生ずる。しかし、Ｓ
偏光入射の時には、反射電気ベクトルの位相がちょうど
１８０°ずれているので、逆に打ち消し合う。
従って、ｐ偏光入射の場合には数層程度の非常に薄いＬ
Ｂ膜でも吸収スペクトルが測定でき、遷移モーメントが
基板法線方向の配向をした時に最大の吸収を示すが、Ｓ
偏光の吸収は測定されない。
Ｂ膜でも吸収スペクトルが測定でき、遷移モーメントが
基板法線方向の配向をした時に最大の吸収を示すが、Ｓ
偏光の吸収は測定されない。
そのため、このＬＢ膜形成基板のみを用いても、ＬＢ膜
の分子配向角を測定することができない。
の分子配向角を測定することができない。
そして、分子配向角を測定するためには、赤外光透過性
の基板上にＬＢ膜を形成させた別の基板を用いてＳ偏光
の吸収を独立して測定する必要かあり、煩雑であると共
に、ｐ偏光測定用のＬＢ膜とＳ偏光測定用のＬＢ膜の分
子配向角が異なる場合もあり、測定角度の信頼性に問題
があった。
の基板上にＬＢ膜を形成させた別の基板を用いてＳ偏光
の吸収を独立して測定する必要かあり、煩雑であると共
に、ｐ偏光測定用のＬＢ膜とＳ偏光測定用のＬＢ膜の分
子配向角が異なる場合もあり、測定角度の信頼性に問題
があった。
この発明は、かかる状況下でなされたものであり、こと
に一つの基板上に形成されたＬＢ膜によってｐ偏光及び
Ｓ偏光の吸収を共に測定でき、それにより、簡便かつ信
頼性良く、当該ＬＢ癒の分子配向角を測定できる方法を
提供しようとするものである。
に一つの基板上に形成されたＬＢ膜によってｐ偏光及び
Ｓ偏光の吸収を共に測定でき、それにより、簡便かつ信
頼性良く、当該ＬＢ癒の分子配向角を測定できる方法を
提供しようとするものである。
（ニ）課題を解決するための手段
かくしてこの発明によれば、複素光学定数Ｎ＝ｎ−ｉｋ
（式中、ｎは実屈折率、ｋは複素成分を示す）における
複素成分ｋが１０未満の基板上に、被測定対象のラング
ミュア・ブロンｘ”）ト（ＬＢ）膜を形成し、このＬＢ
膜を偏光赤外光反射吸収測定に付すことにより、該ＬＢ
膜の分子配向角を測定することからなる分子配向角測定
法が提供される。
（式中、ｎは実屈折率、ｋは複素成分を示す）における
複素成分ｋが１０未満の基板上に、被測定対象のラング
ミュア・ブロンｘ”）ト（ＬＢ）膜を形成し、このＬＢ
膜を偏光赤外光反射吸収測定に付すことにより、該ＬＢ
膜の分子配向角を測定することからなる分子配向角測定
法が提供される。
この発明は、ＬＢ膜を形成する基板として特定の複素成
分ｋを有するものを適用した際に、高感度反射法により
ｐ偏光のみなろず、Ｓ偏光の赤外吸収スペクトルが効率
良く検出できるという新たな事実の発見に基づくもので
ある。
分ｋを有するものを適用した際に、高感度反射法により
ｐ偏光のみなろず、Ｓ偏光の赤外吸収スペクトルが効率
良く検出できるという新たな事実の発見に基づくもので
ある。
この発明において用いる、複素光学定数における複素成
分ｋが１０未満の基板とは、少なくともＬＢ膜形成面が
かかる特定の複素成分を有する材料で構成されたものを
意味する。このような基板は通常、適当なガラス板や金
属板等の板状体上に、上記特定の複素成分を有する材料
の膜を形成することにより得ることができる。
分ｋが１０未満の基板とは、少なくともＬＢ膜形成面が
かかる特定の複素成分を有する材料で構成されたものを
意味する。このような基板は通常、適当なガラス板や金
属板等の板状体上に、上記特定の複素成分を有する材料
の膜を形成することにより得ることができる。
板状体上に形成する上記材料膜としては、種々の金属酸
化物膜が適用可能であり、ことに赤外線照射時の導電率
が半導電性領域にある金属酸化物膜を種々適用すること
ができる。これらのうち、さらに複素成分ｋが３〜７で
ある金属酸化物膜が好ましく、４〜６である金属酸化物
がより好ましい。このような金属酸化物としては、例え
ば５ｎ０２膜やＩ Ｔ Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ ０
ｘｉｅｄ）膜あるいはこれらの複合膜が挙げられ、これ
以外にいわゆる透明電極材料として用いられる種々の金
属酸化物膜を用いることかできろ。かかる材料膜は、例
えば蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の公知の膜
形成法によって作製することができる。
化物膜が適用可能であり、ことに赤外線照射時の導電率
が半導電性領域にある金属酸化物膜を種々適用すること
ができる。これらのうち、さらに複素成分ｋが３〜７で
ある金属酸化物膜が好ましく、４〜６である金属酸化物
がより好ましい。このような金属酸化物としては、例え
ば５ｎ０２膜やＩ Ｔ Ｏ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ ０
ｘｉｅｄ）膜あるいはこれらの複合膜が挙げられ、これ
以外にいわゆる透明電極材料として用いられる種々の金
属酸化物膜を用いることかできろ。かかる材料膜は、例
えば蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等の公知の膜
形成法によって作製することができる。
この発明の測定法は、上記基板上に被測定対象のＬＢ膜
を形成した後、これを偏光赤外光反射吸収測定に付すこ
とにより行われる。
を形成した後、これを偏光赤外光反射吸収測定に付すこ
とにより行われる。
ここで形成するＬＢ膜の形成手法は、公知の手法に準じ
て行うことができるが、新たな形成手法によって行うこ
ともでき、それにより、新たなＬＢ膜形成手法の評価を
行うこともてきろ。
て行うことができるが、新たな形成手法によって行うこ
ともでき、それにより、新たなＬＢ膜形成手法の評価を
行うこともてきろ。
一方、偏光赤外光反射吸収測定は、上記ＬＢ膜に対し、
ｐ偏光赤外光とＳ偏光赤外光とを各々、照射し、その反
射吸収スペクトルを計測することによって行うことがで
き、これらの使用光源や照射角度等の条件は、公知の偏
光赤外光反射吸収測定法に準じて行うことができる。
ｐ偏光赤外光とＳ偏光赤外光とを各々、照射し、その反
射吸収スペクトルを計測することによって行うことがで
き、これらの使用光源や照射角度等の条件は、公知の偏
光赤外光反射吸収測定法に準じて行うことができる。
（ホ）作用
複素光学定数における複素成分ｋが１０未満の基板を反
射用基板として用いることによってＬＢ膜についてｐ偏
光とＳ偏光の赤外反射吸収スペクトルが効率良く得られ
ることとなる。
射用基板として用いることによってＬＢ膜についてｐ偏
光とＳ偏光の赤外反射吸収スペクトルが効率良く得られ
ることとなる。
かかる作用が奏される理由は定かではない。しかし、従
来用いられている金属基板は複素成分ｋが数十程度のも
のであるのに対し、この発明においては複素成分ｋが小
さな（１０未満）基板が用いられることにより、ｐ偏光
入射による吸収スペクトルの強度が若干減少するものの
、Ｓ偏光入射による吸収スペクトルが生じ、かつこれら
両側光の吸収スペクトルの強度のバランスが配向角測定
に適合化されたものであるため、上記のような作用が奏
されるものと考えられる。
来用いられている金属基板は複素成分ｋが数十程度のも
のであるのに対し、この発明においては複素成分ｋが小
さな（１０未満）基板が用いられることにより、ｐ偏光
入射による吸収スペクトルの強度が若干減少するものの
、Ｓ偏光入射による吸収スペクトルが生じ、かつこれら
両側光の吸収スペクトルの強度のバランスが配向角測定
に適合化されたものであるため、上記のような作用が奏
されるものと考えられる。
そして、かかるｐ偏光吸収スペクトルとＳ偏光吸収スペ
クトルの強度比の程度は、ＬＢ膜構成分子の基板に対す
る配向角度に依存するため、この強度比に基づいてＬＢ
膜の分子配向角を決定することが可能となる。
クトルの強度比の程度は、ＬＢ膜構成分子の基板に対す
る配向角度に依存するため、この強度比に基づいてＬＢ
膜の分子配向角を決定することが可能となる。
（へ）実施例
ＬＢ膜形成用基板に、透明電極として一般に使われるＩ
ＴＯ基板を用いた例について説明する。
ＴＯ基板を用いた例について説明する。
二こで用いたＩＴＯ基板は、ガラス板（２０×５５ｘ２
＋ｕ）表面にＩＴＯ（インジウム−錫酸化物）を２００
０人、その上にＳｎＯ，を５００人、各々スパッタリン
グにより形成したものを用いた。
＋ｕ）表面にＩＴＯ（インジウム−錫酸化物）を２００
０人、その上にＳｎＯ，を５００人、各々スパッタリン
グにより形成したものを用いた。
この基板ことに表面層の複素光学定数Ｎ−ｎ−１ｋは、
１５００−１８００ｃｒＱ−’でｎが約２．０． ｋが
約５．０からなるものであった。
１５００−１８００ｃｒＱ−’でｎが約２．０． ｋが
約５．０からなるものであった。
この基板表面上にＬＢ膜の形成を行った。ここでＬＢ膜
構成分子としては、分子量２８，０００の膜蛋白質バク
テリオロドプシン（ＢＲ）を用いた。このＢＲ分子は、
９０％弱が７本のα−ヘリックス構造を形成したポリペ
プチドからなる。本実施例では、ＢＲ単分子膜の２４層
累積膜（ＢＲ−ＬＢ＠）を展開法を繰返して形成した。
構成分子としては、分子量２８，０００の膜蛋白質バク
テリオロドプシン（ＢＲ）を用いた。このＢＲ分子は、
９０％弱が７本のα−ヘリックス構造を形成したポリペ
プチドからなる。本実施例では、ＢＲ単分子膜の２４層
累積膜（ＢＲ−ＬＢ＠）を展開法を繰返して形成した。
そして、この累積膜について、そのα−ヘリックスの基
板法線方向に対する平均配向角度の評価を偏光赤外光反
射吸収測定によって試みた。
板法線方向に対する平均配向角度の評価を偏光赤外光反
射吸収測定によって試みた。
なお、偏光赤外光反射吸収測定はフーリエ変換赤外分光
光度計の試料室にｐ偏光とＳ偏光を切換えて照射できる
反射測定ユニットを設置して行っｆ二。ここでｐ偏光と
Ｓ偏光の照射角は基板法線に対して６０°または７０°
とした。
光度計の試料室にｐ偏光とＳ偏光を切換えて照射できる
反射測定ユニットを設置して行っｆ二。ここでｐ偏光と
Ｓ偏光の照射角は基板法線に対して６０°または７０°
とした。
また、第１図にこの偏光赤外光反射吸収測定系の概略図
を示した。図中（１）はｐ偏光の電気ベクトル、（２）
はＳ偏光の電気ベクトル、（３）は光路を各々示し、（
４）はＢＲ−ＬＢ膜を、（５）は基板を示すものである
。
を示した。図中（１）はｐ偏光の電気ベクトル、（２）
はＳ偏光の電気ベクトル、（３）は光路を各々示し、（
４）はＢＲ−ＬＢ膜を、（５）は基板を示すものである
。
このようにして行われた各々の赤外光吸収スペクトルを
第２図に示した。図中、（ａ）はｐ偏光赤外線吸収スペ
クトル、（ｂ）はＳ偏光赤外線吸収スペクトルを各々示
すものである。
第２図に示した。図中、（ａ）はｐ偏光赤外線吸収スペ
クトル、（ｂ）はＳ偏光赤外線吸収スペクトルを各々示
すものである。
第２図（ｂ）のように、ｓ［光入射の場合でもスペクト
ル測定ができているのが分かる。α−へソックスの配向
角度評価に用いた振動バンドは、αヘリックスを構成し
ているアミノ酸残基のＡｍ１ｄｅ１ （１６５０−１
６７０ｃｍ−’）とＡｍ１ｄｅ ＩＩ （１５３０−１
５４０ｃ＋ｎ−’）である。これらの遷移モーメントの
α−へソックスとのなす角度は、各々（２７：：） ”
および（８５：：） ”であることが分かっている。こ
の実施例においては、第２図（ａ） （ｂ）のスペクト
ルにより得られる各バンドでの吸収の強度比から、各遷
移モーメントの配向角度が求めることができ、その結果
、α−へワックスの配向角度は、（４４二；）”と決定
することができた。
ル測定ができているのが分かる。α−へソックスの配向
角度評価に用いた振動バンドは、αヘリックスを構成し
ているアミノ酸残基のＡｍ１ｄｅ１ （１６５０−１
６７０ｃｍ−’）とＡｍ１ｄｅ ＩＩ （１５３０−１
５４０ｃ＋ｎ−’）である。これらの遷移モーメントの
α−へソックスとのなす角度は、各々（２７：：） ”
および（８５：：） ”であることが分かっている。こ
の実施例においては、第２図（ａ） （ｂ）のスペクト
ルにより得られる各バンドでの吸収の強度比から、各遷
移モーメントの配向角度が求めることができ、その結果
、α−へワックスの配向角度は、（４４二；）”と決定
することができた。
（ト）発明の効果
従来、ＬＢ膜構成分子の配向角度の評価に最も実際的で
あるといわれる高感度反射法においては、先に述べたご
とく、２種類の異なる基板にＬＢ膜を作製して測定しな
ければならない。
あるといわれる高感度反射法においては、先に述べたご
とく、２種類の異なる基板にＬＢ膜を作製して測定しな
ければならない。
これに対し、この発明の測定法においては、測定に必要
なＬＢ膜の作製は１回で済み、かつ基板の違いによる分
子配向の異なる可能性を考慮する必要がなくなる。
なＬＢ膜の作製は１回で済み、かつ基板の違いによる分
子配向の異なる可能性を考慮する必要がなくなる。
従って、この発明の測定法によれば、ＬＢ膜の分子配向
角を簡便にかつ信頼性良く測定することが可能なつと、
その有用性は極めて大なるものである。
角を簡便にかつ信頼性良く測定することが可能なつと、
その有用性は極めて大なるものである。
第１−図はこの発明の実施例で用いた偏光赤外光反射吸
収測定系の概略図、第２図はこの発明の実施例で測定し
た１、ＴＯ基基板１益４ 累積膜の（ａ） ｐ偏光入射と、（ｂ） ｓ偏光入射の
場合の偏向赤外光反射吸収スペクトルを各々示すチャー
ト図である。 ｌ・・・・・・ｐ偏光の電気ベク ２・・・・・・Ｓ偏光の電気ベク ３・・・・・・光路、４・・・・・・ＢＨ３・・・・・
・基板。 トル、 トル、 ＬＢ膜、 〜５ ０００ ８００ ６００ 五ｔ（ｃｍ） ４００ ２００
収測定系の概略図、第２図はこの発明の実施例で測定し
た１、ＴＯ基基板１益４ 累積膜の（ａ） ｐ偏光入射と、（ｂ） ｓ偏光入射の
場合の偏向赤外光反射吸収スペクトルを各々示すチャー
ト図である。 ｌ・・・・・・ｐ偏光の電気ベク ２・・・・・・Ｓ偏光の電気ベク ３・・・・・・光路、４・・・・・・ＢＨ３・・・・・
・基板。 トル、 トル、 ＬＢ膜、 〜５ ０００ ８００ ６００ 五ｔ（ｃｍ） ４００ ２００
Claims (1)
- １、複素光学定数Ｎ＝ｎ−ｉｋ（式中、ｎは実屈折率、
ｋは複素成分を示す）における複素成分ｋが１０未満の
基板上に、被測定対象のラングミュア・ブロジェット（
ＬＢ）膜を形成し、このＬＢ膜を偏光赤外光反射吸収測
定に付すことにより、該ＬＢ膜の分子配向角を測定する
ことからなる分子配向角測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2077179A JPH03274445A (ja) | 1990-03-26 | 1990-03-26 | 分子配向角測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2077179A JPH03274445A (ja) | 1990-03-26 | 1990-03-26 | 分子配向角測定法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03274445A true JPH03274445A (ja) | 1991-12-05 |
Family
ID=13626579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2077179A Pending JPH03274445A (ja) | 1990-03-26 | 1990-03-26 | 分子配向角測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03274445A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5643360A (en) * | 1991-07-17 | 1997-07-01 | Ciba-Geigy Corporation | Apparatus for a process for the protection of plant seeds |
| JP2010164539A (ja) * | 2009-01-19 | 2010-07-29 | Ulvac Japan Ltd | 表面修飾基板の解析方法及び製造方法 |
-
1990
- 1990-03-26 JP JP2077179A patent/JPH03274445A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5643360A (en) * | 1991-07-17 | 1997-07-01 | Ciba-Geigy Corporation | Apparatus for a process for the protection of plant seeds |
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