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高分子表面・界面分析法の新展開
Recent Advances in Surface and Interface Analysis of Polymers
[コードNo.2009T674]

■編集/ 西岡利勝黒田孝二遠藤一央
■体裁/ B5判 394ページ
■発行/ 2009年 3月 (株)シーエムシー出版
■定価/ 75,600円(税込価格)

 ★高分子表面・界面の評価・解析方法、表面・界面研究への提言と機能現象の機構解析、高分子の
  表面改質・設計とトライボロジー、バイオとデバイスにおけるナノ界面の解明、電子機器分野に
  おける高分子の表面・界面について詳述!!
 ★高分子材料開発研究や表面・界面分析に従事されている研究者向けの高分子表面・界面分析法に
  関する待望の実用書発刊!!

※ 本書籍はご試読頂けません ※

刊行にあたって
 高分子材料は現代社会における不可欠な材料としてエレクトロニクス、医薬、バイオや工業材料全般にわたって使用されている。高分子材料の活用においてはバルク構造の制御だけでなく、極表面からナノメーター領域、マイクロメーター領域にわたる表面・界面の制御が重要となる。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する。従って優れた表面・界面の創製にはその物性や構造を「原子・分子」の言葉で表現する精確な計測と解釈が有用となる。
 過去において「高分子表面分析法」に関する書籍は刊行されているが、近年では「高分子表面・界面分析法」の実用書はほとんど発刊されていない。従って大学や企業において高分子材料開発研究や表面・界面分析に従事されている研究者向けの高分子表面・界面分析法に関する書籍発刊が望まれていた。本書は「高分子表面・界面の評価・解析方法」、「表面・界面研究への提言・機能現象の機構解析」、「高分子の表面改質・設計とトライボロジー」、「バイオとデバイスにおけるナノ界面の解明」および「電子機器分野における高分子の表面・界面」という構成になっている。
 本書が読者の皆様の研究や実務に寄与できることを期待しております。
(「はじめに」より一部抜粋)
2009年2月
群馬大学大学院 工学研究科 非常勤講師(前・出光興産(株))  西岡利勝

執筆者一覧
中山陽一(株)東レリサーチセンター 調査研究部 部長
遠藤一央東京理科大学 総合研究機構・界面科学センター 客員教授
前川敏彦富士フイルム(株) R&D統括本部 解析技術センター 研究担当部長
村瀬篤(株)豊田中央研究所 分析・計測部 表面分析研究室 室長
菊間淳旭化成(株) 基盤技術研究所 主幹研究員
岩佐真行エスアイアイ・ナノテクノロジー(株) 分析応用技術部 応用技術二課
小野昇子三井化学(株) マテリアルサイエンス研究所 先端技術ユニット 主席研究員
西岡利勝群馬大学大学院 工学研究科 非常勤講師(前・出光興産(株))
佐藤春実関西学院大学 理工学部 博士研究員
森田成昭名古屋大学 エコトピア科学研究所 助教
加藤淳(株)日産アーク 研究部 材料解析センター 主管研究員
青木裕之京都大学 工学研究科 高分子化学専攻 特任准教授
伊藤紳三郎京都大学 工学研究科 高分子化学専攻 教授
小林慶規(独)産業技術総合研究所 計測標準研究部門 研究室長(材料分析研究室)
小寺賢神戸大学 大学院工学研究科 応用化学専攻 助教
田中敬二九州大学大学院 工学研究院 教授
長村利彦九州大学大学院 工学研究院 教授
扇澤敏明東京工業大学 大学院理工学研究科 有機・高分子物質専攻 准教授
野村学出光興産(株) 樹脂開発センター 主任研究員
森田裕史(独)産業技術総合研究所 ナノテクノロジー研究部門 ナノシミュレーショングループ
主任研究員
黒田孝二大日本印刷(株) 研究開発センター 理事・主席研究員(物性分析技術)
黒田真一群馬大学 大学院工学研究科 生産システム工学専攻 教授
甲本忠史群馬大学 大学院工学研究科 生産システム工学専攻 教授
辻井敬亘京都大学 化学研究所 教授
中野征洋北海道大学 大学院理学院 生命理学専攻 修士2年
北海道大学 大学院理学研究院 生命理学部門 教授
安藤泰久(独)産業技術総合研究所 先進製造プロセス研究部門 トライボロジー研究グループ長
生駒俊之(独)物質・材料研究機構 生体材料研究センター 生命機能制御グループ 主任研究員
田中順三東京工業大学 大学院理工学研究科 材料工学専攻 教授
寺前紀夫東北大学 大学院理学研究科 化学専攻 教授
西澤精一東北大学 大学院理学研究科 化学専攻 准教授
佐藤雄介東北大学 大学院理学研究科 化学専攻 博士課程後期課程院生
市橋俊希東北大学 大学院理学研究科 化学専攻 博士課程前期課程院生
古部昭広(独)産業技術総合研究所 計測フロンティア研究部門 主任研究員
片桐元(株)東レリサーチセンター 営業部門 取締役 営業部門長
吉野彰旭化成(株) 吉野研究室長 理事 旭化成グループフェロー

構成および内容
【序論】

第1章高分子表面・界面分析技術の概論と今後の展望(中山陽一)
1はじめに
2表面分析手法(ESCA、TOF-SIMS、SPM)
2.1X線光電子分光法(ESCA)
2.2飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)
2.3走査型プローブ顕微鏡(SPM)
2.4関連技術
2.5標準試料・実用試料とスペクトルシミュレーション
3おわりに
【高分子表面・界面の評価・解析方法】

第2章表面・界面分析法による材料のスペクトル解析―実測スペクトルとシミュレーションから何が分かるか―(遠藤一央)
1はじめに
2量子化学及び量子分子動力学理論の概要
3X線光電子及びオージェ電子スペクトル
3.1気体分子のC1sスペクトル
3.2固体効果
3.3高分子のC1sスペクトル解析
3.4価電子帯光電子スペクトルを用いた炭素同素体薄膜の(ダイヤモンド/グラファイト)割合の判別法
3.5イオンビーム照射したキトサンのX線光電子スペクトルの理論的解析
3.6第二周期元素含有物質の価電子帯光電子及びKLLオージェ電子スペクトル解析
4有機物質のNMRスペクトル解析
4.1メタンハイドレートの局所構造解析
4.2糖類のC核NMR化学シフトの量子化学計算
4.3ポリスチレン・ポリイソプレンブロック共重合体のダイナミクス
5量子分子動力学法による高分子の熱分解過程
5.1量子分子動力学法とポリマーの熱分解過程
5.2TOF-SIMSスペクトル
第3章X線光電子分光を用いた薄膜材料解析の最新技術と応用(前川敏彦)
1はじめに
2X線光電子分光法の原理
3解析技術と事例
3.1化学シフトとマイクロ機能を用いた解析
3.2薄膜内の素材分布解析
3.2.1低角斜め切削/イメージング法
3.2.2イオンスパッター法
3.2.3角度分解法
3.3理論計算を用いたピーク帰属と表面化学構造解析
4今後の展望
第4章TOF-SIMSによる高分子材料の表面及び深さ方向分析(村瀬篤)
1はじめに
2原理
3TOF-SIMSの高分子材料分析への応用
3.1一次構造(分子量、末端構造)
3.2高次構造
3.3添加剤の組成及び分散状態
3.4表面処理の評価
3.5異種高分子界面の評価
4まとめ
第5章凍結XPS、TOF-SIMSによる湿潤状態の高分子表面解析(菊間淳)
1はじめに
2凍結XPS
3凍結TOF-SIMS
4おわりに
第6章SPMによる高分子材料表面のモルフォロジー評価(岩佐真行)
1はじめに
2走査型プローブ顕微鏡(SPM)について
2.1SPMの装置構成
2.2カンチレバー
2.3試料前処理
3SPMによる力学物性評価
3.1マイクロ粘弾性顕微鏡(VE-AFM)
3.1.1測定原理
3.1.2測定事例
3.2吸着力顕微鏡(adhesion mode)
3.2.1測定原理
3.2.2測定事例
3.3共振モード位相測定(DFM/Phase Mode)
3.3.1測定原理
3.3.2測定事例
4温度制御下でのモルフォロジー観察
5まとめ
第7章ポリマー分子の一本鎖構造と組織化過程のAFM観察(小野昇子)
1はじめに
2原子間力顕微鏡の基礎
2.1原子間力顕微鏡の原理
2.2動作方式
2.3測定技術の課題と具体的解決策
2.3.1試料の固定方法
2.3.2測定雰囲気・測定条件・測定方法
2.3.3ノイズの除去方法
3原子間力顕微鏡を用いた高分子の観察
3.1高分子一本鎖の観察
3.1.1汎用合成高分子、PS-b-PMMA
3.2高分子の組織化
3.2.1LB法で固定した高分子二次元組織化構造
3.2.2オレフィン系ポリマー
4おわりに
第8章赤外分光法による高分子材料のデプスプロファイル(西岡利勝)
1アイソタクチックポリプロピレン(iPP)ラミネートフィルムの滑り性低下機構の解析
1.1はじめに
1.2実験
1.2.1試料
1.2.2FT-IR全反射吸収法によるフィルム表面の滑剤測定
1.2.3XPSによるフィルム表面の滑剤測定
1.2.4FT-IR法による滑剤と接着剤との相互作用の測定
1.2.5フィルム表面の動摩擦力の測定
1.3結果及び考察
1.3.1フィルム表面の滑剤と滑り性との関係
1.3.2滑剤と接着剤との分子間相互作用
1.4結論
2シンクロトロン放射光を光源とした顕微赤外イメージングによるハイ・インパクトポリプロピレン粒子内のエチレン-プロピレン共重合体の組成分布解析
2.1はじめに
2.2触媒Cを用いて気相重合法により合成されたhiPPパウダーのエチレン濃度分布
2.3SPring-8における触媒Cを用いて気相重合法により製造されたhiPPパウダーのエチレン濃度分布
2.4リニアアレイ検出器を搭載した顕微FT-IR装置によるイメージング測定
第9章赤外・ラマン分光法による高分子材料の表面解析(佐藤春実、森田成昭)
1はじめに
2生体適合性高分子の水和構造の評価
3生分解性高分子薄膜の結晶配向
4ラマンマッピング法を用いた高分子の表面解析
5おわりに
第10章光学顕微鏡・電子顕微鏡を用いた三次元可視化技術(加藤淳)
1はじめに
2三次元樹脂断面観察(3D/N-ARC)法
2.1ポリアミド樹脂成形品ゲート付近の樹脂流れ
2.2ポリアミド樹脂の熱板溶着界面
3収束イオンビーム(FIB)/走査型電子顕微鏡(SEM)
3.1ポリプロピレン(PP)樹脂中のシリカ粒子の分散状態
3.2変性SEBS/PPブレンド中の炭酸カルシウム(CaCO3)の分散状態
4三次元透過型電子顕微鏡(3D-TEM)
4.1加硫天然ゴム中のカーボンブラック(CB)の凝集・分散構造と物性
4.2各種CBの表面特性とCB充てんゴムの熱的性質
5おわりに
第11章近接場光学顕微鏡による高分子薄膜・表面領域のナノ空間観察(青木裕之、伊藤紳三郎)
1はじめに
2近接場光学顕微鏡
3高分子材料の構造解析
3.1単一高分子鎖の直接観察
3.2高分子超薄膜の相分離
4延伸下における単一高分子鎖レベル変形挙動
5おわりに
第12章陽電子消滅法による高分子の研究(小林慶規)
1はじめに
2陽電子消滅法の原理
2.1陽電子の寿命
2.2消滅γ線のドップラー拡がりと角度相関
3実験法
3.1高エネルギー陽電子による陽電子消滅測定
3.2低速陽電子ビームによる測定
4陽電子消滅法の高分子への応用例
5まとめ
第13章高輝度放射光X線による微小部分析技術の開発とその応用(小寺賢)
1はじめに
2シンクロトロン放射光の特徴
3微小部分析用プローブとしての放射光X線
4放射光マイクロビームX線回折
5おわりに
【表面・界面研究への提言・機能現象の機構解析】

第14章異種固体界面におけるガラス転移温度(田中敬二、長村利彦)
1緒言
2実験
3結果および考察
3.1蛍光ダイナミクスの膜厚依存性
3.1.1蛍光強度
3.1.2蛍光寿命
3.1.3蛍光偏光解消
3.2界面ガラス転移温度とその深さ依存性
3.2.1界面ガラス転移温度
3.2.2深さ依存性
3.2.3分子量依存性
3.2.4膜厚依存性
4結言
第15章異種高分子界面のナノ構造解析と材料物性(扇澤敏明)
1はじめに
2界面厚み
2.1分光学的手法
2.2形態学的手法
3反応系高分子―高分子界面
4界面構造と接着性
5おわりに
第16章フィラーの形状制御および成形体の構造制御による複合材料の高性能化(野村学)
1はじめに
2フィラー形状と複合材料物性
3GF強化樹脂の形状制御(繊維長制御)
4GF強化樹脂の形状制御(断面形状の制御)
5GFの特性を活用した成形体の構造制御
6界面を活用した成形体の構造制御
7まとめ
第17章固体基板近傍における高分子材料のマルチスケール解析(森田裕史)
1はじめに
2固体基板に対する高分子鎖の相互作用
3ナノスケールにおけるゴム球の引き剥がしのダイナミクス
4ミクロンスケールにおけるゴム球の引き剥がしのダイナミクス
5ミクロとマクロのスケールにおける関係
6おわりに
第18章高分子機能界面の複合解析から形成過程の動的解析へ(黒田孝二)
1はじめに
221世紀の界面課題ソリューション
3印刷産業の界面課題ソリューションの蓄積
3.11〜10nm深さ領域の機能発現
3.1.1UV硬化保護膜の表面滑り不良対策例
3.1.2昇華転写用受像紙の離型性能の安定化
3.21nmより浅い領域の機能の重要性
3.2.1液晶カラーフィルター表示不良改善事例
3.2.2帯電防止剤の最表面分布の複合解析例
3.2.3半導体、バイオ関連の極表面解析
4分析のソリューションフロー
5熟練者の眼線で“見る”⇒“知る”を科学の目で追跡する
5.1人を知るようにモノを知る
5.2“見る”技術の発展でモノの“動きを知る”⇒“操る”
5.3ナノ領域で起きる微細な挙動は次に起きる大きな動きを左右する
5.4乾燥工程で起きるナノからマクロへの構造発展挙動を“知る”⇒“操る”
5.5材料とプロセスのハーモニーでモノを“操る”
6ソリューション感性の育み
6.1ソリューションパワーを引き出すビジュアル化
6.2“七み”を使ってよく“みる”
7現場の“手応え感”をナノレベルからの構造発展までに拡張する「動的計測技術」の開発へ
821世紀のモノづくりの発展とサイエンスイノベーションに向けて
8.1ものづくりを支える現場の感性の大切さ
8.2平衡論からダイナミクスへのサイエンス…イノベーション
8.3感性とサイエンスのハーモニー
第19章大気圧低温プラズマジェットによる薄膜生成(黒田真一)
1はじめに
2大気圧プラズマジェットの発生方法
2.1Openair™プラズマトーチ
2.2CPPLATプラズマトーチ
3CVDへの応用
3.1Openair™によるCVD
3.2CAPPLATによるCVD
4おわりに
【高分子の表面改質・設計とトライボロジー】

第20章高分子のトライボロジー特性―基礎から最新動向まで(甲本忠史)
1トライボロジーの基礎
1.1トライボロジーの歩み
1.2接触面の変形
1.3摩擦
1.3.1すべり摩擦
1.3.2ころがり摩擦
1.4摩耗
1.4.1比摩耗量
1.4.2限界PV値
2高分子のトライボロジー
2.1従来の研究
2.1.1高分子材料のすべり摩擦挙動
2.1.2高分子材料の摩耗挙動
2.1.3高分子トライボマテリアル
2.2高分子トライボロジーのモルフォロジー研究
2.2.1従来のモルフォロジー研究
2.2.2カーボンレプリカ法
2.2.3ポリエチレンの摩擦・摩耗表面
2.2.4アイソタクチックポリプロピレン(PP)
2.2.5ポリマーアロイ
2.2.6架橋高分子材料
2.3ハイブリッド歯車
3おわりに
第21章濃厚ポリマーブラシのトライボロジー(辻井敬亘)
1濃厚ブラシとは
2ブラシ合成
3ブラシ構造と立体斥力
4ミクロトライボロジー特性
5マクロトライボロジー特性
6おわりに
第22章高分子ゲルの表面滑り摩擦(中野征洋、
1ゲルの摩擦と固体摩擦の違い
2ゲル摩擦の吸着・反発モデル
2.1反発系
2.1.1反発界面での溶媒層の厚さ
2.1.2せん断摩擦力
2.2吸着系
2.2.1吸着の分子モデル(弱い吸着相互作用の場合)
2.2.2吸着の連続体モデル(強い吸着相互作用)
3摩擦基板の親・疎水性(吸着の強さ)の効果
3.1測定系について
3.2親水性の強さの異なる基板に対するゲルの摩擦
4高分子溶液中でのゲルの摩擦
5まとめ
第23章ナノスケールの表面形状と凝着力及び摩擦力との関係(安藤泰久)
1はじめに
2集束イオンビーム(FIB)を利用した突起配列の作製
3突起配列上への単分子膜の形成
4AFMを利用した摩擦力の測定方法
5突起配列上の引離し力と摩擦力
5.1摩擦力と引離し力の関係
5.2曲率半径及びナノスケールの表面粗さと引離し力の関係
5.3材質の影響
5.4単分子膜被覆の影響
6まとめ
【バイオとデバイスにおけるナノ界面の解明】

第24章バイオマテリアルにおける有機無機界面の創製と機能発現(生駒俊之、田中順三)
1はじめに
2ウロコのコラーゲンにみる有機・無機複合構造
2.1原子間力顕微鏡による観察
2.2透過型電子顕微鏡によるウロコの構造と元素分布
3コラーゲンとアパタイトの複合ミクロ孔構造の創出とその機能
3.1合成方法と機械物性
3.2生体内における反応
4おわりに
第25章DNA二重鎖内の脱塩基空間を反応場とする遺伝子分析(寺前紀夫、西澤精一、佐藤雄介、市橋俊希)
1はじめに
2DNA高次構造の検討
3塩基選択性を有する蛍光リガンド
3.1塩基選択的蛍光リガンド
3.2置換基導入による結合能の向上
3.3熱力学的パラメータの算出
3.4脱塩基部位のDNA構造とリガンドへのメチル基導入の効果
3.5蛍光応答に対する脱塩基空間隣接塩基の効果
4蛍光性リガンドによるSNP検出
第26章ナノデバイス界面での超高速電子移動の解明と制御(古部昭広)
1はじめに
2実験
2.1フェムト秒過渡吸収分光システム
2.2フェムト秒過渡吸収顕微分光システム
2.3試料
2.3.1酸化チタン光触媒ナノ粒子膜
2.3.2色素増感半導体ナノ粒子膜
2.3.3P3HT/PCBM有機ブレンド膜
3フェムト秒過渡吸収の測定結果と考察
3.1酸化チタン光触媒ナノ粒子膜
3.2色素増感半導体ナノ粒子膜
3.3P3HT/PCBM有機ブレンド膜
4まとめ
第27章燃料電池の効率向上に向けた界面の役割と劣化メカニズムの解明(片桐元)
1はじめに
2電解質膜の構造解析
3クラスターの評価
4触媒層中のアイオノマーの評価
5排出水の分析
6触媒の評価
7カーボンの評価
8おわりに
【電子機器分野における高分子の表面・界面】

第28章リチウムイオン二次電池における高分子表面・界面の役割(吉野彰)
1はじめに
2リチウムイオン二次電池の概要
2.1リチウムイオン二次電池とは
2.2リチウムイオン二次電池市場の状況
2.3リチウムイオン二次電池の基本構成材料と構造
3リチウムイオン二次電池のセパレータとその機能
4リチウムイオン二次電池のバインダーとその機能
5おわりに

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