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赤外分光光度計付属品紹介 MAIRSユニットで有機半導体や生体膜など有機薄膜の分子配向解析を自動化

MAIRS法で有機薄膜の分子配向解析が簡単に実現

京都大学化学研究所 長谷川健先生が開発された MAIRS 法 (Multiple-Angle Incidence Resolution Spectrometry;多角入射分解分光法)は、有機薄膜半導体や生体膜、LB膜(Langmuir- Blodgett膜:単分子累積膜)、ポリイミド薄膜など有機薄膜の分子集合構造を分子配向解析を通じて可視化する分光解析手法です。

MAIRSユニット AM-4500
MAIRSユニット AM-4500 と MAIRS2用自動回転赤外偏光子 AMP-4500
MAIRS法とは

MAIRS 法とは、試料に偏光した赤外光を照射し、試料への入射角度や偏光角度を変えながら測定する分析手法のことです。図のような面内方向(基板に平行な方向)と面外方向(基板と垂直な方向)の振動スペクトルを取得することができ、そのスペクトル情報から薄膜の分子配向を解析します。

MAIRS ユニット AM-4500 は、入射角度を変える pMAIRS 測定と偏光角度を変える MAIRS2 測定の二つの MAIRS 測定に対応しています。また、測定だけでなく配向角計算まで自動で行うことができます。

以下のように、MAIRS 法にしかない利点があります。

  • X線では測定することが困難なアモルファス構造の分子配向解析ができる点
  • 赤外透過基板上の有機薄膜を測定するため、一部の生体膜のような金属基板と相互作用してしまう薄膜の測定ができる点
  • 透過法とRAS法の併用と比較して解析が容易である点

面外スペクトルと面内スペクトル
面外方向と面内方向の振動スペクトル
pMAIRS測定
pMAIRS 測定の概略
MAIRS2測定
MAIRS2 測定の概略
ペンタキセノン薄膜の MAIRS2 法による測定

Si基板の片面に製膜されたペンタセンキノン薄膜を MAIRS2法により偏光子の角度を変えながら測定し、得られたスペクトルから面内および面外スペクトルを算出しました。

このように、通常の透過法では得られない面外方向の情報を取得でき、面内方向との差異が確認できます。得られた面内スペクトルと面外スペクトルの情報からペンタキセノン薄膜の分子配向を調べた結果も図に示します。

MAIRS測定
ペンタセンキノン薄膜の面内(IP)および面外(OP)スペクトル
MAIRS測定
ペンタセンキノン薄膜の分子配向