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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024058435
(43)【公開日】2024-04-25
(54)【発明の名称】分光法による界面領域の測定方法
(51)【国際特許分類】
G01N 21/35 20140101AFI20240418BHJP
G01N 21/55 20140101ALI20240418BHJP
【ＦＩ】
G01N21/35
G01N21/55
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022165788
(22)【出願日】2022-10-14
(71)【出願人】
【識別番号】000002886
【氏名又は名称】ＤＩＣ株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】304021417
【氏名又は名称】国立大学法人東京工業大学
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(74)【代理人】
【識別番号】100215935
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 茂輝
(74)【代理人】
【識別番号】100189337
【弁理士】
【氏名又は名称】宮本 龍
(74)【代理人】
【識別番号】100188673
【弁理士】
【氏名又は名称】成田 友紀
(72)【発明者】
【氏名】林 智広
(72)【発明者】
【氏名】松田 智昌
(72)【発明者】
【氏名】一色 綾子
【テーマコード（参考）】
2G059
【Ｆターム（参考）】
2G059AA01
2G059AA05
2G059BB04
2G059BB08
2G059EE02
2G059EE12
2G059HH01
2G059JJ06
2G059KK04
(57)【要約】
【課題】本発明によれば、汎用分光装置のみで界面領域の情報が得られ、用途に応じた材料設計が可能となる分光法による界面領域の測定方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の分光法による界面領域の測定方法は、プリズムを備える分光装置を用いて、試料の界面領域の赤外スペクトルを測定する方法である。
本発明の分光法による界面領域の測定方法は、前記試料と前記プリズム間の距離を調整しながら赤外スペクトルを測定する測定工程と；前記測定工程で得られた、前記各距離の前記赤外スペクトルを多変量スペクトル分離法でスペクトル分離し、前記界面領域の赤外スペクトルを算出する算出工程と；を含む。
【選択図】なし
【解決手段】本発明の分光法による界面領域の測定方法は、プリズムを備える分光装置を用いて、試料の界面領域の赤外スペクトルを測定する方法である。
本発明の分光法による界面領域の測定方法は、前記試料と前記プリズム間の距離を調整しながら赤外スペクトルを測定する測定工程と；前記測定工程で得られた、前記各距離の前記赤外スペクトルを多変量スペクトル分離法でスペクトル分離し、前記界面領域の赤外スペクトルを算出する算出工程と；を含む。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プリズムを備える分光装置を用いて、試料の界面領域の分光スペクトルを測定する、分光法による界面領域の測定方法であって、
前記試料と前記プリズム間の距離を調整しながら分光スペクトルを測定する、測定工程と、
前記測定工程で得られた、前記各距離の前記分光スペクトルを多変量スペクトル分離法でスペクトル分離し、前記界面領域の赤外スペクトルを算出する、算出工程と、
を含むことを特徴とする分光法による界面領域の測定方法。
前記試料と前記プリズム間の距離を調整しながら分光スペクトルを測定する、測定工程と、
前記測定工程で得られた、前記各距離の前記分光スペクトルを多変量スペクトル分離法でスペクトル分離し、前記界面領域の赤外スペクトルを算出する、算出工程と、
を含むことを特徴とする分光法による界面領域の測定方法。
【請求項2】
前記測定工程の前に、前記プリズム上に媒体を介して、前記試料を配置する、配置工程を含む、請求項１に記載の分光法による界面領域の測定方法。
【請求項3】
前記媒体が、気体または液体である、請求項２に記載の分光法による界面領域の測定方法。
【請求項4】
前記液体が、プロトン性溶媒、非プロトン性溶媒、及びイオン液体からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項３に記載の分光法による界面領域の測定方法。
【請求項5】
前記測定工程において、距離制御機構を用いて、前記試料と前記プリズム間の距離を調整し、
前記分光装置の前記プリズム上に、前記距離制御機構を設置する、請求項１又は２に記載の分光法による界面領域の測定方法。
前記分光装置の前記プリズム上に、前記距離制御機構を設置する、請求項１又は２に記載の分光法による界面領域の測定方法。
【請求項6】
前記距離制御機構は、マイクロメータ及びピエゾアクチュエータからなる群から選択される少なくとも１種である、請求項５に記載の分光法による界面領域の測定方法。
【請求項7】
前記配置工程において、前記プリズム上に媒体を介して前記試料を配置する方法は、前記プリズムに前記媒体を滴下し、前記試料を前記媒体の上に配置する方法である、請求項２に記載の分光法による界面領域の測定方法。
【請求項8】
前記測定工程において、前記試料と前記プリズム間の前記距離を縮めながらスペクトルを測定する、請求項１又は２に記載の分光法による界面領域の測定方法。
【請求項9】
前記測定工程において、前記試料と前記プリズム間の前記距離は、測定した前記赤外スペクトルの水酸基、カルボニル基、アミノ基、アミド基からなる群から選択される少なくとも１つの官能基、または、炭素－炭素不飽和結合、もしくは芳香環に由来する特定吸収のピーク面積から算出する、請求項１又は２に記載の分光法による界面領域の測定方法。
【請求項10】
プリズムを備える赤外線分光装置を用いて、試料と液体との界面領域の赤外スペクトルを測定する、赤外分光法による界面領域の測定方法であって、
前記プリズム上に前記液体を滴下する工程と、
前記液体の上に試料を配置する工程と、
マイクロメータの先端を前記試料に接触させる工程と、
前記マイクロメータを用いてプリズムと試料間の距離を縮めて、赤外スペクトルを測定する工程と、
得られた各距離の前記赤外スペクトルのデータを多変量スペクトル分離法にてスペクトル分離し、界面領域のスペクトルを得る工程と、
を含み、
前記プリズムと前記試料間の前記距離は、前記赤外スペクトルのＯＨ伸縮振動のピーク面積から計算することを特徴とする、分光法による界面領域の測定方法。
前記プリズム上に前記液体を滴下する工程と、
前記液体の上に試料を配置する工程と、
マイクロメータの先端を前記試料に接触させる工程と、
前記マイクロメータを用いてプリズムと試料間の距離を縮めて、赤外スペクトルを測定する工程と、
得られた各距離の前記赤外スペクトルのデータを多変量スペクトル分離法にてスペクトル分離し、界面領域のスペクトルを得る工程と、
を含み、
前記プリズムと前記試料間の前記距離は、前記赤外スペクトルのＯＨ伸縮振動のピーク面積から計算することを特徴とする、分光法による界面領域の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、分光法による界面領域の測定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
界面は摩擦、吸着、接着、化学反応など様々な現象が起こる場であり、固液、気液など様々な界面が存在する。実際の界面現象は幾何学的に定義される２次元の界面で起こるのではなく、１分子から数１０分子の有限の厚さを持つ界面領域で起こる。界面現象を理解するためには、界面領域の分子を選択的に解析することが重要である。界面を選択的に分析する方法としては和周波発生（ＳＦＧ）分光法、全反射型赤外分光法（ＡＴＲ－ＩＲ）等がある（例えば、非特許文献１～３）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】高井まどか、長澤大樹、東倫之、野口秀典、魚崎浩平：タンパク質吸着に及ぼす材料界面の水分子構造－和周波発生分光法による解析から－、表面科学、３５巻（２０１４）９号ｐ．４９２－４９７。
【非特許文献2】森田成昭：高分子膜のｉｎ ｓｉｔｕ ＡＴＲ－ＩＲ分光とケモメトリックス、分析化学／６７巻（２０１８）４号ｐ．１７９－１８６。
【非特許文献3】Ｈｉｄｅｈｉｋｏ Ａｓａｎｕｍａ， Ｈｉｄｅｎｏｒｉ Ｎｏｇｕｃｈｉ， Ｋｏｈｅｉ Ｕｏｓａｋｉ， ａｎｄ Ｈｕａ－Ｚｈｏｎｇ Ｙｕ： Ｗａｔｅｒ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｔ Ｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ Ｑｕａｒｔｚ／Ｗａｔｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ： Ａ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｌ Ｓｕｍ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ Ｓｔｕｄｙ， Ｊ． Ｐｈｙｓ． Ｃｈｅｍ． Ｃ ２００９， １１３， ２１１５５－２１１６１．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、和周波発生（ＳＦＧ）分光法は２次元的な平面が対象であり、厚さを有する界面領域の測定はできない。例えば、非特許文献１において、界面水分子を測定するため、和周波発生（ＳＦＧ）分光法を利用し、試料表面（ポリマー）とタンパク質との相互関係について記載している。しかし、ポリマーに吸着している水の観点からの議論であって、界面領域としての作用が論じられていないという問題があった。
また、Ｘ線反射率法、原子間力顕微鏡法は構造化したものや無機物が対象となり、高分子などの有機物は対象外となるという問題があった。
全反射型赤外分光法（ＡＴＲ－ＩＲ）は、全反射測定法とフローセルを組合せて液体と接触した高分子膜の状態を測定する方法である。しかし、測定領域が数百ｎｍ～μｍレベルであるため、バルク領域も含んだデータとなっており、界面領域だけを取り出すことができていないという問題があった。
また、Ｘ線反射率法、原子間力顕微鏡法は構造化したものや無機物が対象となり、高分子などの有機物は対象外となるという問題があった。
全反射型赤外分光法（ＡＴＲ－ＩＲ）は、全反射測定法とフローセルを組合せて液体と接触した高分子膜の状態を測定する方法である。しかし、測定領域が数百ｎｍ～μｍレベルであるため、バルク領域も含んだデータとなっており、界面領域だけを取り出すことができていないという問題があった。
【0005】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、試料とプリズム間の距離を制御しながらスペクトルを測定することで、汎用分光装置のみで界面領域の情報が得られ、用途に応じた材料設計が可能となる分光法による界面領域の測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の内容は、以下の実施態様を含む。
［１］ プリズムを備える分光装置を用いて、試料の界面領域の分光スペクトルを測定する、分光法による界面領域の測定方法であって、
前記試料と前記プリズム間の距離を調整しながら分光スペクトルを測定する、測定工程と、
前記測定工程で得られた、前記各距離の前記分光スペクトルを多変量スペクトル分離法でスペクトル分離し、前記界面領域の赤外スペクトルを算出する、算出工程と、
を含むことを特徴とする分光法による界面領域の測定方法。
［２］ 前記測定工程の前に、前記プリズム上に媒体を介して、前記試料を配置する、配置工程を含む、［１］に記載の赤外分光法による界面領域の測定方法。
［３］ 前記媒体が、気体または液体である、［２］に記載の分光法による界面領域の測定方法。
［４］ 前記液体が、プロトン性溶媒、非プロトン性溶媒、及びイオン液体からなる群から選択される少なくとも１種である、［３］に記載の分光法による界面領域の測定方法。
［５］ 前記測定工程において、距離制御機構を用いて、前記試料と前記プリズム間の距離を調整し、
前記分光装置の前記プリズム上に、前記距離制御機構を設置する、［１］～［４］の何れかに記載の分光法による界面領域の測定方法。
［６］ 前記距離制御機構は、マイクロメータ及びピエゾアクチュエータからなる群から選択される少なくとも１種である、［４］に記載の分光法による界面領域の測定方法。
［７］ 前記配置工程において、前記プリズム上に媒体を介して前記試料を配置する方法は、前記プリズムに前記媒体を滴下し、前記試料を前記媒体の上に配置する方法である、［１］～［６］の何れかに記載の分光法による界面領域の測定方法。
［８］ 前記測定工程において、前記試料と前記プリズム間の前記距離を縮めながらスペクトルを測定する、［１］～［７］の何れかに記載の分光法による界面領域の測定方法。
［９］ 前記測定工程において、前記試料と前記プリズム間の前記距離は、測定した前記赤外スペクトルの水酸基、カルボニル基、アミノ基、アミド基からなる群から選択される少なくとも１つの官能基、または、炭素－炭素不飽和結合、もしくは芳香環に由来する特定吸収のピーク面積から算出する、［１］～［８］の何れかに記載の分光法による界面領域の測定方法。
［１０］ プリズムを備える赤外線分光装置を用いて、試料の界面領域の赤外スペクトルを測定する、赤外分光法による界面領域の測定方法であって、
前記プリズム上に水を滴下する工程と、
前記液体の上に試料を配置する工程と、
マイクロメータの先端を前記試料に接触させる工程と、
前記マイクロメータを用いてプリズムと試料間の距離を縮めて、赤外スペクトルを測定する工程と、
得られた各距離の前記スペクトルデータを多変量スペクトル分離法にてスペクトル分離し、界面領域のスペクトルを得る工程と、
を含み、
前記プリズムと前記試料間の前記距離は、前記赤外スペクトルのＯＨ伸縮振動のピーク面積から計算することを特徴とする、分光法による界面領域の測定方法。
［１］ プリズムを備える分光装置を用いて、試料の界面領域の分光スペクトルを測定する、分光法による界面領域の測定方法であって、
前記試料と前記プリズム間の距離を調整しながら分光スペクトルを測定する、測定工程と、
前記測定工程で得られた、前記各距離の前記分光スペクトルを多変量スペクトル分離法でスペクトル分離し、前記界面領域の赤外スペクトルを算出する、算出工程と、
を含むことを特徴とする分光法による界面領域の測定方法。
［２］ 前記測定工程の前に、前記プリズム上に媒体を介して、前記試料を配置する、配置工程を含む、［１］に記載の赤外分光法による界面領域の測定方法。
［３］ 前記媒体が、気体または液体である、［２］に記載の分光法による界面領域の測定方法。
［４］ 前記液体が、プロトン性溶媒、非プロトン性溶媒、及びイオン液体からなる群から選択される少なくとも１種である、［３］に記載の分光法による界面領域の測定方法。
［５］ 前記測定工程において、距離制御機構を用いて、前記試料と前記プリズム間の距離を調整し、
前記分光装置の前記プリズム上に、前記距離制御機構を設置する、［１］～［４］の何れかに記載の分光法による界面領域の測定方法。
［６］ 前記距離制御機構は、マイクロメータ及びピエゾアクチュエータからなる群から選択される少なくとも１種である、［４］に記載の分光法による界面領域の測定方法。
［７］ 前記配置工程において、前記プリズム上に媒体を介して前記試料を配置する方法は、前記プリズムに前記媒体を滴下し、前記試料を前記媒体の上に配置する方法である、［１］～［６］の何れかに記載の分光法による界面領域の測定方法。
［８］ 前記測定工程において、前記試料と前記プリズム間の前記距離を縮めながらスペクトルを測定する、［１］～［７］の何れかに記載の分光法による界面領域の測定方法。
［９］ 前記測定工程において、前記試料と前記プリズム間の前記距離は、測定した前記赤外スペクトルの水酸基、カルボニル基、アミノ基、アミド基からなる群から選択される少なくとも１つの官能基、または、炭素－炭素不飽和結合、もしくは芳香環に由来する特定吸収のピーク面積から算出する、［１］～［８］の何れかに記載の分光法による界面領域の測定方法。
［１０］ プリズムを備える赤外線分光装置を用いて、試料の界面領域の赤外スペクトルを測定する、赤外分光法による界面領域の測定方法であって、
前記プリズム上に水を滴下する工程と、
前記液体の上に試料を配置する工程と、
マイクロメータの先端を前記試料に接触させる工程と、
前記マイクロメータを用いてプリズムと試料間の距離を縮めて、赤外スペクトルを測定する工程と、
得られた各距離の前記スペクトルデータを多変量スペクトル分離法にてスペクトル分離し、界面領域のスペクトルを得る工程と、
を含み、
前記プリズムと前記試料間の前記距離は、前記赤外スペクトルのＯＨ伸縮振動のピーク面積から計算することを特徴とする、分光法による界面領域の測定方法。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、汎用分光装置のみで界面領域の情報が得られ、用途に応じた材料設計が可能となる分光法による界面領域の測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態のみに限定されるものではない。
【0010】
（分光法による界面領域の測定方法）
本発明の一実施形態の、分光法による界面領域の測定方法（本実施形態の界面領域の測定方法ということがある）はプリズムを備える分光装置を用いて、試料の界面領域の分光スペクトルを測定する、分光法による界面領域の測定方法である。前記試料と前記プリズム間の距離を調整しながら分光スペクトルを測定する、測定工程と、前記測定工程で得られた、前記各距離の前記分光スペクトルを多変量スペクトル分離法でスペクトル分離し、前記界面領域の赤外スペクトルを算出する、算出工程と、を含む。前記分光法は、赤外分光法（後述第一実施形態）でもよく、ＵＶ－Ｖｉｓ分光法（後述第二実施形態）でもよい。前記分光装置は、前記赤外分光法、ＵＶ－Ｖｉｓ分光法に対応して、赤外線分光装置でもよく、ＵＶ－Ｖｉｓ分光装置でもよい。また、前記分光スペクトルは、前記赤外分光法、ＵＶ－Ｖｉｓ分光法に対応して、赤外線分光スペクトルでもよく、ＵＶ－Ｖｉｓ分光スペクトルでもよい。
本発明の一実施形態の、分光法による界面領域の測定方法（本実施形態の界面領域の測定方法ということがある）はプリズムを備える分光装置を用いて、試料の界面領域の分光スペクトルを測定する、分光法による界面領域の測定方法である。前記試料と前記プリズム間の距離を調整しながら分光スペクトルを測定する、測定工程と、前記測定工程で得られた、前記各距離の前記分光スペクトルを多変量スペクトル分離法でスペクトル分離し、前記界面領域の赤外スペクトルを算出する、算出工程と、を含む。前記分光法は、赤外分光法（後述第一実施形態）でもよく、ＵＶ－Ｖｉｓ分光法（後述第二実施形態）でもよい。前記分光装置は、前記赤外分光法、ＵＶ－Ｖｉｓ分光法に対応して、赤外線分光装置でもよく、ＵＶ－Ｖｉｓ分光装置でもよい。また、前記分光スペクトルは、前記赤外分光法、ＵＶ－Ｖｉｓ分光法に対応して、赤外線分光スペクトルでもよく、ＵＶ－Ｖｉｓ分光スペクトルでもよい。
【0011】
（第一実施形態：赤外分光法による界面領域の測定方法）
本発明の一実施形態の、赤外分光法による界面領域の測定方法（本実施形態の界面領域の測定方法ということがなる）は、プリズムを備える赤外線分光装置を用いて、試料の界面領域の赤外スペクトルを測定する方法である。本実施形態の界面領域の測定方法は、図１に示すように、以下の測定工程と算出工程とを含む。
測定工程：前記試料と前記プリズム間の距離を調整しながら赤外スペクトルを測定する。
算出工程：前記測定工程で得られた、前記各距離の前記赤外スペクトルを多変量スペクトル分離法でスペクトル分離し、前記界面領域の赤外スペクトルを算出する。
本発明の一実施形態の、赤外分光法による界面領域の測定方法（本実施形態の界面領域の測定方法ということがなる）は、プリズムを備える赤外線分光装置を用いて、試料の界面領域の赤外スペクトルを測定する方法である。本実施形態の界面領域の測定方法は、図１に示すように、以下の測定工程と算出工程とを含む。
測定工程：前記試料と前記プリズム間の距離を調整しながら赤外スペクトルを測定する。
算出工程：前記測定工程で得られた、前記各距離の前記赤外スペクトルを多変量スペクトル分離法でスペクトル分離し、前記界面領域の赤外スペクトルを算出する。
【0012】
［測定工程］
本実施形態の界面領域の測定方法は、例えば、図１に示すように、試料と前記プリズム間の距離を制御し、各距離のスペクトルを測定する工程を含む。
測定するスペクトルの数、距離の範囲については、特に限定がない。測定した各距離のスペクトルは、例えば、特定な試料の界面の水を測定する例において、図２に示すように、下から試料と前記プリズム間の距離が、それぞれ、３４ｎｍ、８６ｎｍ、１２５ｎｍ、２２１ｎｍ、２４７ｎｍ、２８０ｎｍ、３６２ｎｍである場合で測定したスペクトル、及びバルク水のスペクトルを示す。
本実施形態の界面領域の測定方法は、例えば、図１に示すように、試料と前記プリズム間の距離を制御し、各距離のスペクトルを測定する工程を含む。
測定するスペクトルの数、距離の範囲については、特に限定がない。測定した各距離のスペクトルは、例えば、特定な試料の界面の水を測定する例において、図２に示すように、下から試料と前記プリズム間の距離が、それぞれ、３４ｎｍ、８６ｎｍ、１２５ｎｍ、２２１ｎｍ、２４７ｎｍ、２８０ｎｍ、３６２ｎｍである場合で測定したスペクトル、及びバルク水のスペクトルを示す。
【0013】
前記測定工程において、距離制御機構を用いて、前記試料と前記プリズム間の距離を調整し、前記赤外線分光装置の前記プリズム上に、前記距離制御機構を設置することが好ましい。前記距離制御機構は、マイクロメータ及びピエゾアクチュエータからなる群から選択される少なくとも１種であっても良い。
例えば、図４に示すように、試料とプリズムとを対向して配置し、マイクロメータ、ピエゾアクチュエータなどの距離制御機構を用いて、試料の測定面とプリズムの面との距離を制御する。プリズムの表面でのエバネッセント場の強度は、プリズム表面から離れる距離に依存して減衰する。従って、試料の測定面とプリズムの面距離は、１μｍ以下であることが好ましく、５００ｎｍ以下であることがより好ましい。
例えば、図４に示すように、試料とプリズムとを対向して配置し、マイクロメータ、ピエゾアクチュエータなどの距離制御機構を用いて、試料の測定面とプリズムの面との距離を制御する。プリズムの表面でのエバネッセント場の強度は、プリズム表面から離れる距離に依存して減衰する。従って、試料の測定面とプリズムの面距離は、１μｍ以下であることが好ましく、５００ｎｍ以下であることがより好ましい。
【0014】
プリズム表面と試料表面との間に媒体を含んでも良い。前記媒体が、気体または液体であってもよい。気体としては、常温常圧で安定的に存在する液体として存在するものであれば特に限定されないが、例えば、水素、窒素、酸素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴンなどが挙げられる。また、液体としては、常温常圧で液体として存在するものであれば、プロトン性溶媒、非プロトン性溶媒、或いはイオン液体であっても特に制限はない。プロトン性溶媒としては、例えば、水のほか、メタノール、エタノール、２－プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、ギ酸、酢酸、プロピオン酸等のカルボン酸類、プロピルアミン、ブチルアミン等のアミン類が挙げられる。非プロトン性溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類、ヘキサン、ヘプタンなどの炭化水素類、ベンゼン、トルエンなどの芳香族類、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドなどが挙げられるが、この限りではない。イオン液体としては、例えば、ヘキサフルオロリン酸１－ブチル－３－メチルイミダゾリウムなどのイミダゾリウム塩、トリエチルペンチルホスホニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドなどのホスホニウム塩、１－エチル－１－メチルピロリジニウムブロマイドなどのピロリジニウム塩、１－エチルピリジニウムブロマイドなどのピリジニウム塩、１－メチル－１－プロピルピペリジニウムブロマイドなどのピペリジニウム塩などが挙げられる。これらの中でも、試料がバイオ材料などの場合には、媒体は液体であることが好ましく、更に界面の水や水素結合を測定するためにはプロトン性溶媒であることが好ましい。また、試料がセパレーターなどの電池材料の場合には、媒体はイオン液体であることが好ましい。
距離制御機構で調整した各距離においてのスペクトルは、試料の界面領域のスペクトルとこの媒体のバルク成分のスペクトルとの和である。
距離制御機構で調整した各距離においてのスペクトルは、試料の界面領域のスペクトルとこの媒体のバルク成分のスペクトルとの和である。
【0015】
前記測定工程において、前記試料と前記プリズム間の前記距離を縮めながらスペクトルを測定しても良い。
前記測定工程において、前記試料と前記プリズム間の前記距離は、測定した前記赤外スペクトルのＯＨ伸縮振動のピーク面積から算出しても良い。
前記測定工程において、前記試料と前記プリズム間の前記距離は、測定した前記赤外スペクトルのＯＨ伸縮振動のピーク面積から算出しても良い。
【0016】
プリズム－試料間距離とピーク面積の間には図１８のような関係があり、その面積からプリズム－試料間距離を算出する。（この関係の距離依存性はプリズムと試料の間の物質の屈折率によって変化する）
【0017】
下記非特許文献Ａ１のように、試料からの信号は、全反射プリズムからの距離に対して下記式（Ａ）に示すように、指数関数的に減衰する。
【0018】
Ｉ ∝ ｅｘｐ（－２ｚ／ｄ） （Ａ）
【0019】
ｚはプリズムからの距離、ｄは減衰長（プリズム、試料の屈折率、赤外光の波長、全反射の角度で決まる）
算出方法は、下記非特許文献Ａ１の記載の方法を用いることができる。
算出方法は、下記非特許文献Ａ１の記載の方法を用いることができる。
【0020】
［非特許文献Ａ１］Ｗｏｏｄｓ， Ｄ． Ａ．； Ｂａｉｎ， Ｃ． Ｄ． Ｔｏｔａｌ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ Ｓｔｕｄｙｉｎｇ Ｓｏｆｔ Ｍａｔｔｅｒ． Ｓｏｆｔ Ｍａｔｔｅｒ ２０１４， １０ （８）， １０７１－１０９６．
【0021】
［算出工程］
本実施形態の界面領域の測定方法は、図１の中部に示すように、前記各距離の前記赤外スペクトルを多変量スペクトル分離法でスペクトル分離する工程を含む。例えば、下記非特許文献Ａ２及び非特許文献Ａ３で示す、公知の多変量スペクトル分離法（ＭＣＲ法）を用いて、以下の式（１）示す計算式を用いてスペクトル分離を行うことができる。
本実施形態の界面領域の測定方法は、図１の中部に示すように、前記各距離の前記赤外スペクトルを多変量スペクトル分離法でスペクトル分離する工程を含む。例えば、下記非特許文献Ａ２及び非特許文献Ａ３で示す、公知の多変量スペクトル分離法（ＭＣＲ法）を用いて、以下の式（１）示す計算式を用いてスペクトル分離を行うことができる。
【0022】
［非特許文献Ａ２］Ｒｕｃｋｅｂｕｓｃｈ， Ｃ．； Ｂｌａｎｃｈｅｔ， Ｌ． Ｍｕｌｔｉｖａｒｉａｔｅ Ｃｕｒｖｅ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ： Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ ａｎｄ Ｔａｉｌｏｒｅｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ． Ａｎａｌ． Ｃｈｉｍ． Ａｃｔａ ２０１３， ７６５， ２８－３６．
［非特許文献Ａ３］ｄｅ Ｊｕａｎ， Ａ．； Ｊａｕｍｏｔ， Ｊ．； Ｔａｕｌｅｒ， Ｒ． Ｍｕｌｔｉｖａｒｉａｔｅ Ｃｕｒｖｅ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ （ＭＣＲ）． Ｓｏｌｖｉｎｇ ｔｈｅ Ｍｉｘｔｕｒｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｐｒｏｂｌｅｍ． Ａｎａｌ． Ｍｅｔｈｏｄｓ ２０１４， ６ （１４）， ４９６４－４９７６．
［非特許文献Ａ３］ｄｅ Ｊｕａｎ， Ａ．； Ｊａｕｍｏｔ， Ｊ．； Ｔａｕｌｅｒ， Ｒ． Ｍｕｌｔｉｖａｒｉａｔｅ Ｃｕｒｖｅ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ （ＭＣＲ）． Ｓｏｌｖｉｎｇ ｔｈｅ Ｍｉｘｔｕｒｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｐｒｏｂｌｅｍ． Ａｎａｌ． Ｍｅｔｈｏｄｓ ２０１４， ６ （１４）， ４９６４－４９７６．
【0023】
Ｄ＝ＣＳＴ＋Ｅ （１）
上記（１）において、Ｄが測定結果を示し、Ｃが成分比を示し、Ｅがノイズを示す。Ｔは、転置行列を示す。
上記（１）において、Ｄが測定結果を示し、Ｃが成分比を示し、Ｅがノイズを示す。Ｔは、転置行列を示す。
【0024】
例えば、図２の各距離でのスペクトルを分離することにより、界面領域のスペクトルを算出し、図３に示す界面領域のスペクトル（実線）が得られる。破線で示すバルク水のスペクトルと対比して、３６００ｃｍ－１、３７００ｃｍ－１付近において、バルク水と異なる孤立ＯＨの伸縮振動による吸収が観測される。
【0025】
本手法では、２種類の表面が水を挟み込む配置をとる。そのため、スペクトルには試料－水界面領域、バルク領域、プリズム－水界面領域の３つのスペクトル成分が含まれる。スペクトル取得時に試料とプリズム間の距離を変化させた際に、試料－水界面領域、バルク領域のスペクトル強度は変化するが、プリズム－水界面領域のスペクトル強度は変化しない。
上記のように、本実施形態の界面領域の測定方法の一例に示すように、試料の界面近傍のスペクトル抽出の際に差スペクトルをとることで２成分とし、ＭＣＲ法を適用することで確実に界面領域のスペクトルを得ることが可能である。
上記のように、本実施形態の界面領域の測定方法の一例に示すように、試料の界面近傍のスペクトル抽出の際に差スペクトルをとることで２成分とし、ＭＣＲ法を適用することで確実に界面領域のスペクトルを得ることが可能である。
【0026】
［配置工程］
前記測定工程の前に、前記プリズム上に液体を介して、前記試料を配置する、配置工程を含むことが好ましい。
前記配置工程において、前記プリズム上に液体を介して前記試料を配置する方法は、前記プリズムに前記液体を滴下し、前記試料を前記液体の上に配置しても良い。
前記測定工程の前に、前記プリズム上に液体を介して、前記試料を配置する、配置工程を含むことが好ましい。
前記配置工程において、前記プリズム上に液体を介して前記試料を配置する方法は、前記プリズムに前記液体を滴下し、前記試料を前記液体の上に配置しても良い。
【0027】
本実施形態の界面領域の測定方法は、プリズムを備える赤外線分光装置を用いて、例えば、試料と液体との界面領域の赤外スペクトルであり、以下の工程１～５を含む測定方法であることがより好ましい。
工程１：前記プリズム上に前記液体を滴下する工程。
工程２：前記液体の上に試料を配置する工程。
工程３：マイクロメータの先端を前記試料に接触させる工程。
工程４：前記マイクロメータを用いてプリズムと試料間の距離を縮めて、赤外スペクトルを測定する工程。
工程５：得られた各距離の前記スペクトルデータを多変量スペクトル分離法にてスペクトル分離し、界面領域のスペクトルを得る工程。
工程１：前記プリズム上に前記液体を滴下する工程。
工程２：前記液体の上に試料を配置する工程。
工程３：マイクロメータの先端を前記試料に接触させる工程。
工程４：前記マイクロメータを用いてプリズムと試料間の距離を縮めて、赤外スペクトルを測定する工程。
工程５：得られた各距離の前記スペクトルデータを多変量スペクトル分離法にてスペクトル分離し、界面領域のスペクトルを得る工程。
【0028】
前記工程４において、前記試料間の前記距離は、前記赤外スペクトルの分子由来の特定吸収のピーク面積から計算することができる。前記分子由来の特定吸収とは、水酸基、カルボニル基、アミノ基、アミド基などの官能基由来の特定吸収、炭素－炭素不飽和結合、芳香環などの特定吸収などが挙げられるが、公知慣用の特定吸収であれば計算に用いることができる。例えば、試料と液体との界面の水分子との相互作用を測定する場合には、水酸基由来の特定吸収ピーク面積から計算することが好ましい。前記液体は、測定する界面相互作用に合わせて前記記載の液体から選択することができる。例えば、試料と液体との界面の水分子との相互作用を測定する場合には、液体としてはプロトン性溶媒を使用できる。これらの液体は単独であっても、２種以上を混合して使用しても構わない。また、水を使用する場合には、無機塩などを溶解させても良い。特に、生体に近い環境の界面測定を行う場合には、生理食塩水、リン酸緩衝生理食塩水などが使用できる。
【0029】
（第二実施形態：ＵＶ－Ｖｉｓ分光法による界面領域の測定方法）
第一実施形態の赤外分光法の代わりに、ＵＶ－Ｖｉｓ分光法を用いた第二実施形態において、全反射型ＵＶ－Ｖｉｓ分光法に応用した例を以下に説明する。第一実施形態と異なる構成のみ説明する。
本実施形態において、還元型のチトクロームｃを含む溶液を全反射プリズムとガラス基板の間に挟み、表面間距離を変えることによって、スペクトルセットを取得し、そこからＭＣＲ法で、ガラス界面近傍に吸着したチトクロームｃの吸収スペクトルを取得することができる。
図１９は第二実施態様で測定した界面領域のスペクトル及び透過スペクトルである。全反射型ＵＶ－Ｖｉｓ分光器で測定したチトクロームｃの吸収スペクトル（溶液中およびガラス表面に吸着したチトクロームｃ）である。
図１９のようにバルク中では還元型のチトクロームｃが多いが、ガラス表面ではガラス基板との相互作用のため酸化型が多くなっていることが分かり、界面領域のスペクトルを取得していることが分かる。
第一実施形態の赤外分光法の代わりに、ＵＶ－Ｖｉｓ分光法を用いた第二実施形態において、全反射型ＵＶ－Ｖｉｓ分光法に応用した例を以下に説明する。第一実施形態と異なる構成のみ説明する。
本実施形態において、還元型のチトクロームｃを含む溶液を全反射プリズムとガラス基板の間に挟み、表面間距離を変えることによって、スペクトルセットを取得し、そこからＭＣＲ法で、ガラス界面近傍に吸着したチトクロームｃの吸収スペクトルを取得することができる。
図１９は第二実施態様で測定した界面領域のスペクトル及び透過スペクトルである。全反射型ＵＶ－Ｖｉｓ分光器で測定したチトクロームｃの吸収スペクトル（溶液中およびガラス表面に吸着したチトクロームｃ）である。
図１９のようにバルク中では還元型のチトクロームｃが多いが、ガラス表面ではガラス基板との相互作用のため酸化型が多くなっていることが分かり、界面領域のスペクトルを取得していることが分かる。
【実施例0030】
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
【0031】
（原料と試薬）
Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ（ＰＤＭＳ）シート：
ダウ・ケミカル社製のＳＹＬＧＡＲＤ（登録商標） １８４ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ Ｋｉｔの取扱い説明書に従い２液を混合し、厚さ１ｍｍの窪みを持たせたＰＴＦＥ製の型に流し込んで硬化させて、厚さ１ｍｍのシートを作製した。
グラファイト シート：ＭｉｋｒｏＭａｓｃｈ社製のＨＩＧＨＬＹ ＯＲＤＥＲＥＤ ＰＹＲＯＬＹＴＩＣ ＧＲＡＰＨＩＴＥ （ＨＯＰＧ）厚さ１ｍｍのシートを購入し、表面を粘着テープで剥離し、清浄面を露出させて測定に供した。
Ｃ８：ＨＳ－（ＣＨ２）ｎ－ＣＨ３ ：Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ社製のをそのまま使用した。
ＯＨ：Ｓ－（ＣＨ２）ｎ－ＯＨ ：Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ社製のをそのまま使用した。
ＥＧ３－ＯＨ：ＨＳ－（ＣＨ２）ｎ－（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｍ－ＯＨ ：Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ社製のをそのまま使用した。
Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ（ＰＤＭＳ）シート：
ダウ・ケミカル社製のＳＹＬＧＡＲＤ（登録商標） １８４ Ｓｉｌｉｃｏｎｅ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ Ｋｉｔの取扱い説明書に従い２液を混合し、厚さ１ｍｍの窪みを持たせたＰＴＦＥ製の型に流し込んで硬化させて、厚さ１ｍｍのシートを作製した。
グラファイト シート：ＭｉｋｒｏＭａｓｃｈ社製のＨＩＧＨＬＹ ＯＲＤＥＲＥＤ ＰＹＲＯＬＹＴＩＣ ＧＲＡＰＨＩＴＥ （ＨＯＰＧ）厚さ１ｍｍのシートを購入し、表面を粘着テープで剥離し、清浄面を露出させて測定に供した。
Ｃ８：ＨＳ－（ＣＨ２）ｎ－ＣＨ３ ：Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ社製のをそのまま使用した。
ＯＨ：Ｓ－（ＣＨ２）ｎ－ＯＨ ：Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ社製のをそのまま使用した。
ＥＧ３－ＯＨ：ＨＳ－（ＣＨ２）ｎ－（ＯＣＨ２ＣＨ２）ｍ－ＯＨ ：Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ社製のをそのまま使用した。
【0032】
（測定方法）
＜水接触角の測定方法＞
装置：ＳＥＯ社製Ｐｈｏｅｎｉｘ Ｓｍａｒｔ （Ａ）
水：超純水（抵抗値１８．２ ＭΩ）
測定条件：室温２５℃、相対湿度 ４５％。
＜水接触角の測定方法＞
装置：ＳＥＯ社製Ｐｈｏｅｎｉｘ Ｓｍａｒｔ （Ａ）
水：超純水（抵抗値１８．２ ＭΩ）
測定条件：室温２５℃、相対湿度 ４５％。
【0033】
＜水滴画像の撮影方法＞
装置：ＳＥＯ社製Ｐｈｏｅｎｉｘ Ｓｍａｒｔ （Ａ）
水：超純水（抵抗値１８．２ ＭΩ）
測定条件：室温２５℃、相対湿度 ４５％。
装置：ＳＥＯ社製Ｐｈｏｅｎｉｘ Ｓｍａｒｔ （Ａ）
水：超純水（抵抗値１８．２ ＭΩ）
測定条件：室温２５℃、相対湿度 ４５％。
【0034】
＜赤外線分光装置＞
日本分光株式会社製 ＦＴ／ＩＲ－４６００
プリズム：ＡＴＲ ＰＲＯ ＯＮＥ
日本分光株式会社製 ＦＴ／ＩＲ－４６００
プリズム：ＡＴＲ ＰＲＯ ＯＮＥ
【0035】
＜距離制御機構＞
株式会社ミツトヨ製マイクロメータヘッド ＭＨＦ
株式会社ミツトヨ製マイクロメータヘッド ＭＨＦ
【0036】
＜多変量スペクトル分離法（Ｍｕｌｔｉｖａｒｉａｔｅ ｃｕｒｖｅ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ： ＭＣＲ）＞
（装置）ソフト名：
Ｐｙｔｈｏｎプラットフォームで動作するＰｙＭＣＲ
（装置）ソフト名：
Ｐｙｔｈｏｎプラットフォームで動作するＰｙＭＣＲ
【0037】
（製造例１）
「金表面に自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）の作成」
下記の非特許文献Ａ４に記載の方法で試料１を作製した。
［非特許文献Ａ４］Ｈａｙａｓｈｉ， Ｔ．； Ｔａｎａｋａ， Ｙ．； Ｋｏｉｄｅ， Ｙ．； Ｔａｎａｋａ， Ｍ．； Ｈａｒａ， Ｍ． Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ Ｂｉｏｉｎｅｒｔｎｅｓｓ ｏｆ Ｓｅｌｆ－Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ ｏｆ Ｏｌｉｇｏ（ｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ）－Ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ Ａｌｋａｎｅｔｈｉｏｌｓ ｏｎ Ｇｏｌｄ： Ｐｒｏｔｅｉｎ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ， Ｐｌａｔｅｌｅｔ Ａｄｈｅｓｉｏｎ， ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｏｒｃｅｓ． Ｐｈｙｓ． Ｃｈｅｍ． Ｃｈｅｍ． Ｐｈｙｓ． ２０１２， １４ （２９）， １０１９６－１０２０６．
「金表面に自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）の作成」
下記の非特許文献Ａ４に記載の方法で試料１を作製した。
［非特許文献Ａ４］Ｈａｙａｓｈｉ， Ｔ．； Ｔａｎａｋａ， Ｙ．； Ｋｏｉｄｅ， Ｙ．； Ｔａｎａｋａ， Ｍ．； Ｈａｒａ， Ｍ． Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ Ｂｉｏｉｎｅｒｔｎｅｓｓ ｏｆ Ｓｅｌｆ－Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ ｏｆ Ｏｌｉｇｏ（ｅｔｈｙｌｅｎｅｇｌｙｃｏｌ）－Ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ Ａｌｋａｎｅｔｈｉｏｌｓ ｏｎ Ｇｏｌｄ： Ｐｒｏｔｅｉｎ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ， Ｐｌａｔｅｌｅｔ Ａｄｈｅｓｉｏｎ， ａｎｄ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｏｒｃｅｓ． Ｐｈｙｓ． Ｃｈｅｍ． Ｃｈｅｍ． Ｐｈｙｓ． ２０１２， １４ （２９）， １０１９６－１０２０６．
【0038】
（製造例２）
「ＳＡＭの末端をアルキル基（Ｃ８）とした試料を調製」
上記の非特許文献Ａ４に記載の方法で試料２を作製した。
上記水接触角の測定方法で水接触角を測定した。その結果を表１に示す。また、水滴の画像は、図５に示す。
「ＳＡＭの末端をアルキル基（Ｃ８）とした試料を調製」
上記の非特許文献Ａ４に記載の方法で試料２を作製した。
上記水接触角の測定方法で水接触角を測定した。その結果を表１に示す。また、水滴の画像は、図５に示す。
【0039】
（製造例３）
「ＳＡＭの末端をエチレングリコール基（ＥＧ３－ＯＨ）とした試料を調製」
上記の非特許文献Ａ４に記載の方法で試料３を作製した。
上記水接触角の測定方法で水接触角を測定した。その結果を表１に示す。また、水滴の画像は、図６に示す。
「ＳＡＭの末端をエチレングリコール基（ＥＧ３－ＯＨ）とした試料を調製」
上記の非特許文献Ａ４に記載の方法で試料３を作製した。
上記水接触角の測定方法で水接触角を測定した。その結果を表１に示す。また、水滴の画像は、図６に示す。
【0040】
（製造例４）
「ＳＡＭの末端をヒドロキシ基（ＯＨ）とした試料を調製」
上記の非特許文献Ａ４に記載の方法で試料４を作製した。
上記水接触角の測定方法で水接触角を測定した。その結果を表１に示す。また、水滴の画像は、図７に示す。
「ＳＡＭの末端をヒドロキシ基（ＯＨ）とした試料を調製」
上記の非特許文献Ａ４に記載の方法で試料４を作製した。
上記水接触角の測定方法で水接触角を測定した。その結果を表１に示す。また、水滴の画像は、図７に示す。
【0041】
【表1】
【0042】
（実施例１）
「ＳＡＭの末端をアルキル基（Ｃ８）とした試料２の測定」
上記製造例２で得られた試料２を以下の方法で測定した。
（ｉ）前記赤外分光装置のプリズム上に水滴を置き、試料２のＳＡＭ面を水滴に接するように試料２を置いた。
（ｉｉ）マイクロメーターで試料２とプリズム間の距離を変えながらＩＲスペクトルを測定した。
「ＳＡＭの末端をアルキル基（Ｃ８）とした試料２の測定」
上記製造例２で得られた試料２を以下の方法で測定した。
（ｉ）前記赤外分光装置のプリズム上に水滴を置き、試料２のＳＡＭ面を水滴に接するように試料２を置いた。
（ｉｉ）マイクロメーターで試料２とプリズム間の距離を変えながらＩＲスペクトルを測定した。
【0043】
具体的な調整方法は以下である。
プリズム－試料間距離の算出方法：
ダイヤモンド製プリズム、溶媒として水、ピークとしてＯＨ伸縮振動領域３５００ ｃｍ－１の波数を用いた。プリズム－試料間距離とピーク面積の間には図１８のような関係があった。
取得した図２のスペクトルにおいて、それぞれのスペクトルのピーク面積から、上記の図１８の関係性より、表面間の距離を算出した。
プリズム－試料間距離の算出方法：
ダイヤモンド製プリズム、溶媒として水、ピークとしてＯＨ伸縮振動領域３５００ ｃｍ－１の波数を用いた。プリズム－試料間距離とピーク面積の間には図１８のような関係があった。
取得した図２のスペクトルにおいて、それぞれのスペクトルのピーク面積から、上記の図１８の関係性より、表面間の距離を算出した。
【0044】
【0045】
（実施例２～３）
「ＳＡＭの末端をヒドロキシ基（ＯＨ）とした試料３、エチレングリコール基（ＥＧ３ＯＨ）とした試料４の測定」
試料３、試料４を用いた以外は、実施例１と同様な方法で、それぞれ、試料３、試料４の界面領域のスペクトを得た。その結果を図８に示す。
「ＳＡＭの末端をヒドロキシ基（ＯＨ）とした試料３、エチレングリコール基（ＥＧ３ＯＨ）とした試料４の測定」
試料３、試料４を用いた以外は、実施例１と同様な方法で、それぞれ、試料３、試料４の界面領域のスペクトを得た。その結果を図８に示す。
【0046】
（比較例１）
「従来の方法を用いて、ＳＡＭの末端をメチル基（Ｃ８）とした試料２の測定」
ＳＡＭを形成した金表面を全反射プリズムの上に設置してスペクトル取得時間を１０秒、スペクトル測定範囲を５００から４０００ｃｍ－１に設定してＡＴＲ－ＩＲ測定を行い、試料２のスペクトルを得た。その結果を図８に示す。
「従来の方法を用いて、ＳＡＭの末端をメチル基（Ｃ８）とした試料２の測定」
ＳＡＭを形成した金表面を全反射プリズムの上に設置してスペクトル取得時間を１０秒、スペクトル測定範囲を５００から４０００ｃｍ－１に設定してＡＴＲ－ＩＲ測定を行い、試料２のスペクトルを得た。その結果を図８に示す。
【0047】
（比較例２～３）
試料３、試料４を用いた以外は、比較例１と同様な方法で、それぞれ、試料３、試料４のスペクトを得た。その結果を図８に示す。
試料３、試料４を用いた以外は、比較例１と同様な方法で、それぞれ、試料３、試料４のスペクトを得た。その結果を図８に示す。
【0048】
（参考例１）
「試料２～４において、細胞増殖へ評価」
下記非特許文献Ａ５に記載の方法を用いた。
ＳＡＭの末端基に関して、細胞増殖への影響を確認するため、試料２～４の各ＳＡＭ膜上でヒト臍帯静脈内皮細胞（ＨＵＶＥＣ）を内皮細胞増殖培地で培養した。
「試料２～４において、細胞増殖へ評価」
下記非特許文献Ａ５に記載の方法を用いた。
ＳＡＭの末端基に関して、細胞増殖への影響を確認するため、試料２～４の各ＳＡＭ膜上でヒト臍帯静脈内皮細胞（ＨＵＶＥＣ）を内皮細胞増殖培地で培養した。
【0049】
［非特許文献Ａ５］Ｓｅｋｉｎｅ， Ｔ．； Ａｓａｔｙａｓ， Ｓ．； Ｓａｔｏ， Ｃ．； Ｍｏｒｉｔａ， Ｓ．； Ｔａｎａｋａ， Ｍ．； Ｈａｙａｓｈｉ， Ｔ． Ｓｕｒｆａｃｅ Ｆｏｒｃｅ ａｎｄ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｌ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ Ａｎａｌｙｓｅｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ Ｗａｔｅｒ Ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｖｉｃｉｎｉｔｙ ｏｆ Ｍｅｔｈｏｘｙ－Ｔｒｉ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｇｌｙｃｏｌ）－Ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ Ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ： Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ Ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ ｔｈｅ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｌａｔｅｒａｌ Ｐａｃｋｉｎｇ Ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｎ Ｂｉｏｉｎｅｒｔｎｅｓｓ． Ｊ． Ｂｉｏｍａｔｅｒ． Ｓｃｉ． Ｐｏｌｙｍ． Ｅｄ． ２０１７， ２８ （１０－１２）， １２３１－１２４３．
【0050】
上記非特許文献Ａ５に記載の方法を参照して、細胞の核、細胞骨格、接着班の起点を観察するため、蛍光標識して細胞の状態を観察した。試料２～４の結果をそれぞれの図９～１１に示す。
【0051】
（考察１）
実施例１～３、比較例１～３、参考例１～３の結果から、表１に示す試料２～４の水接触角の差、図５～７に示す試料２～４の表面の水滴画像の差、図９～１１に示す細胞の接着状態の差をスペクトルでも確認可能であった。試料２～４の界面領域の厚さは、図１２の模試図で示すように、それぞれ、約０．９ｎｍ、１．３ｎｍ、２．８ｎｍであると開示されている（測定値）。
従来のように、プリズムと試料間の距離を制御せずに測定すると、図８に示す点線のように、すべて同じスペクトルとなった。
本実施形態の界面領域の測定方法を用いて、ＳＡＭ上の変調水素結合状態を振動分光法により初めて定量的に解析した。
実施例１～３、比較例１～３、参考例１～３の結果から、表１に示す試料２～４の水接触角の差、図５～７に示す試料２～４の表面の水滴画像の差、図９～１１に示す細胞の接着状態の差をスペクトルでも確認可能であった。試料２～４の界面領域の厚さは、図１２の模試図で示すように、それぞれ、約０．９ｎｍ、１．３ｎｍ、２．８ｎｍであると開示されている（測定値）。
従来のように、プリズムと試料間の距離を制御せずに測定すると、図８に示す点線のように、すべて同じスペクトルとなった。
本実施形態の界面領域の測定方法を用いて、ＳＡＭ上の変調水素結合状態を振動分光法により初めて定量的に解析した。
【0052】
【0053】
（比較例４）
前記ＰＤＭＳ膜（試料５）を上記非特許文献３で記載の和周波発生（ＳＦＧ）分光法でスペクトルを測定した。その結果を図１３に示す。
前記ＰＤＭＳ膜（試料５）を上記非特許文献３で記載の和周波発生（ＳＦＧ）分光法でスペクトルを測定した。その結果を図１３に示す。
【0054】
（考察２）
上記図１３の結果から、比較例４ではＳＦＧ分光法では観測することが出来ない。しかし、実施例４では、界面より上部の層（０．８ ｎｍ）の領域の水分子の測定に成功している。
３６００ ｃｍ－１： 水素結合が多い水分子のＯＨ伸縮振動（図１４に示す）
３２００ ｃｍ－１： ４配位の水素結合（氷の構造に類似）を形成している水分子（図１５に示す）
ＰＤＭＳの表面上において、厚さ０．８ｎｍ界面領域の水分子の模試図（図１６に示す）。
上記図１３の結果から、比較例４ではＳＦＧ分光法では観測することが出来ない。しかし、実施例４では、界面より上部の層（０．８ ｎｍ）の領域の水分子の測定に成功している。
３６００ ｃｍ－１： 水素結合が多い水分子のＯＨ伸縮振動（図１４に示す）
３２００ ｃｍ－１： ４配位の水素結合（氷の構造に類似）を形成している水分子（図１５に示す）
ＰＤＭＳの表面上において、厚さ０．８ｎｍ界面領域の水分子の模試図（図１６に示す）。
【0055】
比較例４のＳＦＧ分光法は、２つの周波数の異なる光を入射すると和の周波数をもつ光が発生する現象を利用している。ＳＦＧを発生させるためには、入射光に波長固定の可視光と波長可変の赤外光を用い、同時に照射する。ＳＦＧ分光法は２次元的な平面の情報は得られるが、「厚さを有する界面領域」の情報は得られない。本発明方法では、バルク領域の影響を排除することで、界面領域のみの情報が得られる。
【0056】
（実施例５）
「グラファイト近傍のエタノールの測定」
試料１の代わりに、試料５としてグラファイト シートを用い、水の代わりにエタノールを用いた以外は、実施例１と同様な方法で、界面領域のスペクトルを測定した。その結果を図１７に示す。
「グラファイト近傍のエタノールの測定」
試料１の代わりに、試料５としてグラファイト シートを用い、水の代わりにエタノールを用いた以外は、実施例１と同様な方法で、界面領域のスペクトルを測定した。その結果を図１７に示す。
【0057】
（比較例５）
「バルクエタノールの測定」
通常の赤外吸収スペクトル測定方法で、エタノールの赤外スペクトルを測定した。その結果を図１７に示す。
使用装置：日本分光株式会社製 ＦＴ／ＩＲ－４６００
使用条件：距離制御機構を装備したＡＴＲ－ＩＲ条件で測定
「バルクエタノールの測定」
通常の赤外吸収スペクトル測定方法で、エタノールの赤外スペクトルを測定した。その結果を図１７に示す。
使用装置：日本分光株式会社製 ＦＴ／ＩＲ－４６００
使用条件：距離制御機構を装備したＡＴＲ－ＩＲ条件で測定
【0058】
（考察３）
グラファイトとの界面におけるエタノールはバルクのエタノールとは異なる状態で存在することを示した。この方法は界面領域における分子の存在状態を明らかにする有用な方法と考えられる。今後、界面における界面活性剤や潤滑剤の挙動を解析できるようになることが期待される。
グラファイトとの界面におけるエタノールはバルクのエタノールとは異なる状態で存在することを示した。この方法は界面領域における分子の存在状態を明らかにする有用な方法と考えられる。今後、界面における界面活性剤や潤滑剤の挙動を解析できるようになることが期待される。
【産業上の利用可能性】
【0059】
本実施形態の分光法による界面領域の測定方法は、以下の種々の用途に使用することが期待される。例えば、本実施形態の分光法による界面領域の測定方法で設計された材料を用いることが有用と考えられる製品の例は以下で挙げられる。
【0060】
１．生体・生体成分と接触する材料
１－１ 血液と接触する医療機器（血液回路、血液浄化器、人工肺、血液フィルター、貯血槽、人工心臓、埋め込み型医療機器、カテーテル、バッグ、チューブ、シリンジ）
１－２ 体液と接触する医療機器、診断用機器（カテーテル、コンタクトレンズ、検体採取容器、イムノクロマト、バイオセンサ）
１－３ タンパク質等の汚れの付着防止（衣類、リネン類）
１－４ 細胞培養器材
１－５ 抗体医薬などのタンパク質製剤の保存容器
１－１ 血液と接触する医療機器（血液回路、血液浄化器、人工肺、血液フィルター、貯血槽、人工心臓、埋め込み型医療機器、カテーテル、バッグ、チューブ、シリンジ）
１－２ 体液と接触する医療機器、診断用機器（カテーテル、コンタクトレンズ、検体採取容器、イムノクロマト、バイオセンサ）
１－３ タンパク質等の汚れの付着防止（衣類、リネン類）
１－４ 細胞培養器材
１－５ 抗体医薬などのタンパク質製剤の保存容器
【0061】
２．工業用材料
２－１ 潤滑剤（潤滑、さび止めなど）
２－２ 界面活性剤
２－３ 結露防止
２－４ 電池部材（セパレーターや電極など）
２－１ 潤滑剤（潤滑、さび止めなど）
２－２ 界面活性剤
２－３ 結露防止
２－４ 電池部材（セパレーターや電極など）
【0062】
３．適用可能な分析装置
３－１ 赤外線分光
３－２ 紫外－可視吸収分光
３－３ 全反射蛍光顕微鏡
３－１ 赤外線分光
３－２ 紫外－可視吸収分光
３－３ 全反射蛍光顕微鏡
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】