可逆的な斥力／引力支配場を活用した異種ゲル微粒子から成る配列体構築
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22K05208
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 35010:Polymer chemistry-related
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
湊 遥香 信州大学, 繊維学部, 研究員 (80878512)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 高分子微粒子 / ゲル微粒子 / 刺激応答性 / 自己組織化 |
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| Outline of Research at the Start |
微粒子が規則的に配列した集積体（コロイド結晶）は光学材料や原子・分子のモデルとしての活用が期待される。更なる発展に向けた課題として、複数の微粒子を混合して結晶化を行うと、予期せぬ粒子間引力が支配的となり凝集するため、構造制御が極めて困難である。本研究では、ゲル微粒子特有の立体斥力存在下、微粒子周囲の環境変化に対応して「斥力⇔引力」支配を可逆的に変化させることにより、性質が異なる複数のゲル微粒子から構成される微粒子配列体の構築に挑戦する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
粒子表面に存在する高分子鎖に由来する立体斥力を活用することで、異種ゲル微粒子間の凝集を抑制し、単一ゲル微粒子では成し得ない、複数のゲル微粒子から成る配列構造制御を目的に取り組んでいる。
初年度では、まず、異種ゲル微粒子を区別するための粒子合成法の確立に取り組んだ。特に、異なる油溶性蛍光染料を内包した固体ポリスチレン粒子をコアとし、シード沈殿重合法により、ハイドロゲルシェルを導入したコアシェルゲル微粒子を合成した。得られたコアシェルゲル微粒子は、シェルの架橋密度やシェル厚を変えることで粒子の柔らかさを調節でき、かつ、異種微粒子存在下でも水中で明確に区別可能であることを確認した。
この際、コアシェルゲル微粒子のシェル層の架橋密度やシェル厚の設計による粒子の柔らかさの違いが、気水界面への吸着速度に影響することを見出した。そこで、微粒子分散液滴の乾燥に伴う気水界面における自発的な吸着現象を利用することで、柔らかいコアシェルゲル微粒子が気水界面に先に吸着し、その後、隙間を埋めるように硬いコアシェルゲル微粒子が吸着する自己組織化現象により、ドット柄の様な配列構造を達成し、その論文をまとめあげた。
さらに最近では、顕微鏡を備え付けたlangmuir-blodgett法を活用する事で、langmuir装置のバリアの開閉に伴い、気水界面に吸着したゲル微粒子の充填密度を可逆的に自在調節できることを確認していることから、気水界面を活用した異種ゲル微粒子の配列構造制御に着手している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
目的としている単一ゲル微粒子では成し得ない異種ゲル微粒子の配列構造制御を達成しており、さらなる構造の多様化に向けた準備も整いつつあるため。
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| Strategy for Future Research Activity |
ゲル微粒子の柔らかさに加え、静電引力/斥力相互作用を活用した配列構造制御に取り組むことで、より複雑な幾何学パターンを有する配列構造制御の達成を目指す。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
