Emiko Mouri

pH-Sensitive Adsorption Behavior of Polymer Particles at the Air–Water Interface

pH-Sensitive adsorption of polymer particles bearing poly[2-(dimethylamino)ethyl methacrylate] hairs at the air-water interface was investigated using a surface tensiometer, a Langmuir-Blodgett trough, and an X-ray reflectometer. We clarified that the particles are adsorbed at the interface at basic pH; by contrast, at acidic pH, only a small number of particles are adsorbed, whereas the majority are dispersed in the water phase. X-ray reflectometry analysis revealed that a particle monolayer was formed at the air-water interface, which was packed densely under increasing surface pressure, as determined by the electron density profile change. The contact angles of the particles at the air-water interface were estimated to be 29° and 34° at pH 3 and 10, respectively, by direct visualization of the air-water interface position of the particles using a polycyanoacrylate trapping method.

Imaging of polyelectrolyte brushes at the air/water interface by reflectometry

強酸性および弱酸性高分子電解質を親水鎖とする両親媒性ジブロックコポリマーが水面上で形成する単分子膜, 特にその親水鎖部分が水面下で形成する高分子電解質ブラシのナノ構造をX線および中性子反射率法により解析した最近の成果について述べる. 疎水層の下の水中で形成される親水層は, 単純な高分子電解質ブラシの構造をとっているのではなく, 疎水層直下にまず, 親水鎖が密に詰まった. 「じゅうたん層」が形成され, その下にブラシが形成されることがわかった. このじゅうたん層は, 疎水層と水の接触を避けるために形成されると考えられ, その厚さは, 親水鎖の種類, 親水鎖長, 表面圧 (ブラシ密度), 塩濃度などの因子に依らず常にほぼ15Åと一定であった. また, 親水鎖長が短い場合やブラシ密度が低い場合は, ブラシが形成されずじゅうたん層のみであり, ブラシが形成されるcriticalな鎖長, 密度が存在することがわかった. また, 弱酸と強酸では, 塩濃度に対してブラシ構造が異なる応答性を示し, これは, ブラシ鎖上のイオン基の解離状態とブラシ鎖間のクーロン相互作用により説明できた. 今回の膜面に対して垂直方向の構造情報を与える鏡面反射測定に加え, 将来, 非鏡面反射による面内情報が加われば, さらに詳細な高分子電解質ブラシのナノ構造の三次元イメージングが可能になると期待される.