周期構造を有するゲルの特異的光反射挙動の解明と新規フォトニックデバイスの構築

• Project/Area Number: 17685023
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Polymer/Textile materials
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 竹岡 敬和 Nagoya University, 大学院・工学研究科, 准教授 (20303084)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥29,120,000 (Direct Cost: ¥22,400,000、Indirect Cost: ¥6,720,000); Fiscal Year 2007: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000); Fiscal Year 2006: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2005: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
• Keywords: 構造色 / ゲル / 構造刷り込み法 / センサー / ディスプレイ / コロイド結晶

Research Abstract

申請者は、"構造刷り込み法"を利用したゲルの調製により、従来に見られない性質や機能をゲルに導入することに取り組んできた。その結果、1)構造色を発現するゲルの構築手法の確立、および、2)構造色変化から分子レベルの挙動を解析する手法の開発、という二つの成果が得られた。各年度で行った研究内容を以下に示す。
平成17年度
与えられた環境で望みの構造色を示す構造発色性ゲルの調製が可能となった。
平成18年度
特定の物質の添加に応じて色が変わるセンサーとしての利用の道を切り開いた。
平成19年度
光の照射、電場の印可などによって色が変わるディスプレイ用デバイスとしての利用を検討した。
今後は、このようなモルフォ蝶の翅の構造発色性を参考にして、角度依存性のない構造発色性ゲルを構築する手法を開発する。この研究により、"構造色は光の波長オーダーの周期的な構造によって生じており、構造色は角度依存性があるもの"だという従来のイメージを払拭し、不規則性や色素の導入などの新たな効果を施すことで、"構造色にも多様性がある"ことを具現化できると考えている。さらに、このような構造色の多様性を、我々がこれまでに研究してきた環境応答型構造発色性ゲルに付与すれば、全反射型のディスプレイや簡易型センサーなど、光学デバイス開発へと展開できる。

Research Products

• [Journal Article] Chromic Slide-Ring Gel based on Reflection from Photonic Bandgap (2008)
  • Author(s): Murayama, H., Imran, A.B., Nagano, S., Seki, T., Kidowaki, M., Ito, K., Takeoka, Y.
  • Journal Title: Macromolecules 41(5) Pages: 1808-1814
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photoresponsive Slide-Rind Gel (2007)
  • Author(s): Sakai, T. Murayama, H., Nagano, S. Takeoka, Y., Kidowaki, M., Ito, K., Seki, T.
  • Journal Title: Adv. Mater. 19 Pages: 2023-2025
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Organized monolayer of thermosensitive microgel beads prepared by double template polymerization (2007)
  • Author(s): Sakai, T., Takeoka, Y., Seki, T., Yoshida, R.
  • Journal Title: Langmuir 23 Pages: 8651-8654
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Thermally-Adjustable Multicolor Photochromic Hydrogel (2007)
  • Author(s): Matsubara, K., Watanabe, M., Takeoka, Y.
  • Journal Title: Angew. Chem. Int. Ed. 46 Pages: 1688-1692
• [Journal Article] 二段階鋳型重合法を用いた温度応答型ゲル微粒子単層組織化膜の作製 (2007)
  • Author(s): 酒井崇匡, 竹岡敬和, 関 隆広, 吉田 亮
  • Journal Title: 高分子論文集 64 Pages: 45-49
  • NAID: 10018503177
• [Journal Article] デルの体積相転移 (2007)
  • Author(s): 永山國昭, 竹岡敬和
  • Journal Title: 高分子 56 Pages: 26-27
• [Journal Article] Visualizing Conformations of Subchains by Creating Optical Wavelength-Sized Periodically Ordered Structure in Hydrogel (2006)
  • Author(s): Takeoka, Y., Seki, T.
  • Journal Title: Langmuir 22 Pages: 10223-10232
• [Journal Article] Preparations and optical properties of ordered arrays of submicron gel particles : Interconnected state and trapped state (2006)
  • Author(s): Kumoda, M., Watanabe, M., Takeoka, Y.
  • Journal Title: Langmuir 22 Pages: 4403-4407
• [Journal Article] Preparations and Optical Properties of Ordered Arrays of Submicron Gel Particles : Interconnected State and Trapped State (2006)
  • Author(s): Kumoda, M., Watanabe, M., Takeoka, Y.
  • Journal Title: Langmuir (印刷中)
• [Journal Article] コロイド結晶をテンプレートとした構造色ゲルの作製とセンサーデバイスへの応用 (2006)
  • Author(s): 竹岡敬和
  • Journal Title: ポリマーフロンティア21 (印刷中)
• [Journal Article] ゲル微粒子集積体の構築とその光学的挙動 (2006)
  • Author(s): 竹岡敬和
  • Journal Title: ケミカルエンジニアリング (印刷中)
• [Journal Article] 構造色ゲル (2005)
  • Author(s): 竹岡敬和
  • Journal Title: 高分子 54 Pages: 258-263
  • NAID: 10015580016
• [Journal Article] 構造色を示すゲル〜鋳型を用いたゲルの機能化〜 (2005)
  • Author(s): 竹岡敬和
  • Journal Title: 現代化学 412 Pages: 24-31
  • NAID: 40006811751
• [Journal Article] 発色性ゲルから観測される色の制御 (2005)
  • Author(s): 竹岡敬和
  • Journal Title: 化学工業 10 Pages: 53-57
• [Journal Article] Electro- and Thermo- chromic Hydrogel as Full-color Indicator
  • Author(s): Ueno, K., Matsubara, K., Watanabe, M., Takeoka, Y.
  • Journal Title: Adv. Mater (印刷中)
• [Presentation] ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)ブラシの作製とその温度応答性評価 (2008)
  • Author(s): 鈴木 宏昌・竹岡 敬和・関 隆広
  • Organizer: 日本化学会第88春季大会
  • Place of Presentation: 立教大学
  • Year and Date: 2008-03-26
• [Book] "Structural Colored Gel" in "Bottom-up Nanofabrication: Supramolecules, Self-Assemblies, and Organi〓ed Films" (2007)
  • Author(s): Takeoka, Y.
  • Total Pages: 12
  • Publisher: American Scientific Publisher
• [Book] 自然に学ぶ材料プロセッシング (2007)
  • Author(s): 竹岡敬和他
  • Total Pages: 370
  • Publisher: 三共出版
• [Book] 図解 高分子新素材のすべて (2005)
  • Author(s): 竹岡敬和
  • Publisher: 工業調査会
• [Remarks]
  • URL: http://web.mac.com/ytakeokal/home/About_Gels.html