研究内容 English version is here. (Under construction)
久保野研では、①有機薄膜成長機構の解明、②蒸着重合による機能性高分子薄膜の作製、③界面における液晶分子のふるまい、④水晶振動子マイクロバランス法による高分子材料の粘弾性解析、⑤有機半導体の薄膜構造と電気物性評価、などのテーマで研究を行っています。以下に各テーマの詳細を記載します。
真空蒸着法で製膜した有機薄膜の成長機構
真空蒸着法は、真空中で試料を加熱蒸発し基板表面に付着させて薄膜を作製する方法です。この方法で作製された有機薄膜の構造は、基板温度や入射分子頻度によって変化することがわかっています。本研究室では、薄膜の特性を決定付ける薄膜構造の形成初期過程を明らかにするために、非破壊かつ高感度で付着量のin-situ測定が可能な水晶振動子式マイクロバランスを用いを行っています。これまでに、パラフィンが蒸着初期において基板に対し垂直に配向し、Layer-by-Layer成長する過程を観測してきました。また、観測された蒸着挙動を理論式とフィッティングすることで分子の平均滞在時間や吸着エネルギーなどを明らかにしてきました。このような薄膜形成初期過程の解析を通し、真空蒸着における有機薄膜の成膜プロセスの解明を目指しています。
蒸着重合による機能性高分子薄膜の作製
蒸着重合法は、真空中で２種類のモノマーを加熱蒸発し、基板上で重合させることにより高分子薄膜を得る方法です。一般的な薄膜作製法である湿式法と比較して溶媒を用いないため、不純物の混入がなくポリ尿素など不溶不融の高分子も薄膜化できます。さらに、分子配列の制御が可能であるなどの多くの利点があります。本研究室では、この手法を用いてモノマーの化学構造や供給速度が薄膜の構造・物性に及ぼす影響の解析、複雑形状基板上での薄膜形成過程の解析などを行ってきました。また、双極子配向を制御した薄膜の作製・評価なども行っており、有機デバイスの作製に必要な高機能薄膜の成長プロセスの解明を目指しています。
界面における液晶分子のふるまい
私たちは微量な吸着物や粘性の変化を測定できる水晶振動子式マイクロバランス(QCM)法に注目し、液晶-高分子界面における液晶分子のふるまいを明らかにするための研究を行っています。これまでに、QCM法を使った測定により液晶-高分子界面において液晶分子が固体的に振舞う領域である「界面層」が形成することを明らかにしてきました。また、界面近傍における液晶分子の電場応答挙動や束縛状態がバルクとは異なっていることも明らかになっています。この他にもグラフェン上での液晶分子の配向や、液晶表示素子の電気光学応答などの研究も行っており、液晶デバイス性能の向上につながる物性の解明を目指しています。
水晶振動子マイクロバランス法による高分子材料の粘弾性解析
水振動子マイクロバランス(QCM)法は、基板表面の微量な付着量変化と併せて、粘弾性変化も測定することが可能な方法です。これを用いて、従来の測定では困難であった結晶化過程や薄膜形成過程を、界面の付着量および粘弾性変化に注目して研究を行っています。これまでに、高分子の結晶化過程の解析や有機薄膜太陽電池の薄膜形成過程の解析、粘着過程の解析、分子量測定への応用など、さまざまな分野の研究を行っています。QCMという新たな視点からアプローチを行うことで、新たな発見を得ることを目指しています。