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産総研
研究紹介

和周波発生分光 (Sum-Frequency Generation Spectroscopy)とは?

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SFG分光による高分子表面・界面の研究



高分子材料を様々な用途で活用するには、バルク構造の制御だけでな く、ナノメーター領域からマイクロメーター領域にわたる表面・界面の制御が重要です。例えば、表面ナノメーター領域の官能基組成は、接着・濡れを決定し、 複合材料の性能を左右します。様々な表面改質法により表面を制御した高分子材料が使われていますが、その表面構造は必ずしも明らかにされている訳ではあり ません。SFG分光でこの高分子表面の分子レベルの構造、配向を解明する研究を行っています。 
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SFG分光を用いた液体表面・界面の研究



水溶液などの液体表面や界面の分子の挙動を知ることは、環境化学に おける水質の問題や、エアロゾル表面での光化学反応を知る上できわめて重要な研究課題です。液体の表面を分子レベルで詳しく調べる手法はごく限られます が、SFG分光はこの液体表面、界面の状態を知ることのできる数少ない手法の一つです。水溶液やイオン液体をはじめとする様々な液体表面・界面の構造や、 材料との接触界面における液体分子の挙動をSFG分光で解明する研究を行っています。 詳しくはこ ちら

Two-color SFGを用いた機能界面の研究


2 波長可変SFG分光装置
SFG 分光では2つの波長の異なるレーザー光(赤外光と可視光)を用います。このうち、可視光の波長は用いるレーザーが出しやすい波長を使用するのが一般的でし た。一方、対象とする有機材料が可視紫外領域に吸収を持つ場合には、この吸収帯と近い波長のレーザー光をSFG測定における可視光として利用することで、 表面や界面の有機分子の様々な情報を引き出すことが可能となります。近年、研究が盛んな有機ELや有機薄膜太陽電池などの「有機エレクトロニクス」に用い られる有機分子は可視・紫外領域にその有機分子に特徴的な吸収を有するものを用いており、可視光レーザーの波長を材料にあわせて可変化することで、界面の 有機材料の構造・配向・電子状態・化学反応などを追跡できます。この2波長可変SFGを用いた有機エレクトロニクス材料の研究を進めています。 詳しくはこちら
 

電界誘起SFG分光による有機デバイスのオペランド計測



有 機ELは、電極から注入された電荷が、素子内部の発光材料層で再結合することで発光します。有機ELをはじめとする有機デバイスは非常に薄く、また劣化を 防ぐために厳重に封止されています。こうした有機デバイス内部の電荷の生成、蓄積、輸送、再結合などの挙動を「素子を破壊することなく、動作状態で測定を 行う」計測技術を開発しています。 
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