| Project/Area Number |
22K14531
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 27010:Transport phenomena and unit operations-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
Saito Koichiro 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (00828296)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | アゾベンゼン / 光異性化 / 有機結晶 / 相転移 / 金属ナノ粒子 / ナノ粒子 |
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| Outline of Research at the Start |
ナノ粒子の配向・配列を精密に制御して基板上に並べる技術は、光を高度に制御する光学材料への応用につながる。本研究では、アゾベンゼン誘導体の結晶が光照射によってガラス表面上を這うように運動する現象（光誘起結晶移動）を利用して、結晶内部に導入されたナノ粒子の配向を、運動方向に沿って制御する技術の開発を目的とする。まず、光誘起結晶移動の際に生じる結晶内部の流動機構を詳細に解明し、得られる知見に基づいてナノ粒子の配向制御に取り組む。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we aimed to control the orientation of nanoparticles by utilizing light-induced crawling of crystals. Time-resolved X-ray diffraction revealed that a directional flow occurs when azobenzene crystals move on a glass substrate under light irradiation. We also succeeded in transporting fluorescent nanoparticles mixed in azobenzene crystals by light irradiation. Experiments dispersing nanoparticles in liquid azobenzene led to the development of a method to control the dispersion state of gold nanoparticles reversibly in aqueous solution using visible light. We also succeeded in fabricating an array structure in which gold nanoparticles are linked together based on light-induced crystal crawling. It is expected that orientation control using rod-shaped nanoparticles will be possible in the future.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
光の照射方向に応じてアゾベンゼン結晶が動く現象は、伸縮や屈曲とも異なるフォトメカニカル効果として注目されていたが、その機構が未解明であった。本研究により、光で融解した液相のアゾベンゼンの指向的な流動が影響していることが明らかとなった。本研究で得られた知見はアゾベンゼンの高速な液滴移動や、微粒子運搬技術にも生かされ、学術的な意義が大きい。また、研究の過程で微粒子の可逆的分散制御といった想定外の成果も得られ、アゾベンゼン分子の応用を広げることもできた。光照射で運搬された微粒子が配列構造を形成することも明らかになったため、メタマテリアルへの応用につながる微粒子配向制御が今後実現できると期待される。
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