有機媒体中でのポリマー修飾微粒子のコロイド結晶固定化によるフォトニック結晶の作製

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350499
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 吉永 耕二 九州工業大学, 工学部, 教授 (00040436)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 康行 九州工業大学, 工学部, 助手 (60336089)
• Keywords: コロイド結晶 / フォトニック結晶 / ゲル化 / 表面修飾 / 固定化 / 粒子配列 / ラジカル重合 / ポリマー-シリカ複合物

Research Abstract

1.単分散ポリマー修飾シリカの調製と有機溶媒中でのコロイド結晶形成
アルコールに分散した粒径136nmのコロイダルシリカと末端トリメチルシリルーポリ(無水マレイン酸-スチレン)(P(MA-ST))またはポリ(メチルメタクリル酸)(PMMA)との反応によって、単分散なP(MA-ST)/SiO_2およびPMMA/SiO_2の調製に成功した。これらをアクリロニトリルなどの有機溶媒中へ分散させて、コロイド結晶形成に対する臨界体積分率と溶媒あるいは表面グラフトポリマーの関係について明らかにした。
1.表面ポリマー鎖の立体反発に基づくコロイド結晶形成
コロイダルシリカ表面での原子移動ラジカル重合法により分子量10万程度のポリスチレンまたはPMMAをグラフトしたが、有機溶媒中でのコロイド結晶形成は観測されなかった。これに関しては、現在検討中である。
2.ゲル化によるコロイド結晶の固定化
アセトニトリルなどの有機溶媒中でコロイド結晶が形成した複合粒子分散系へ、メタクリル酸メチルおよびエチレンジメタクリレートを添加して、紫外線照射によるラジカル重合によってゲル化を行ったところ、シリカのコロイド結晶構造を保持したオルガノゲルの生成の成功した。また、同様な方法によって、ポリ(N, N-ジメチルアクリルアミド-メチレンビスアクリルアミド)系ゲル中へのコロイド結晶固定化も可能であることが分かった。さらに、コロイド結晶が形成した系へのN-アルキル-L-アミノ酸誘導体の添加による物理ゲル形成に基づく固定化にも成功した。この方法はラジカル重合のように固定化に伴う体積収縮がないので、フォトニック結晶作成にはもっとも有望な方法であることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] K.Yoshinaga: "Colloidal crystallization of monodisperse and polymer-modified colloidal silica in organic solvents"Colloid and Surface A, Physical and Engineering Aspects. 204. 285-293 (2002)
• [Publications] T.Okubo: "Kinetics analysis of colloidal crystallization of silica shpheres modified with polymers on their surfaces in acetonitrile"Colloid and polymer Science. 280. 290-295 (2002)
• [Publications] T.Okubo: "Rigidity of colloidal crystals of silica spheres modified with polymers on their surfaces in organic solvents"Colloid and Polymer Science. 280. 446-453 (2002)
• [Publications] K.Yoshinaga: "Functionalization of inorganic colloidal particles by polymer modification"Bulletin of Chemical Society of Japan. 75・11. 2349-2358 (2002)
• [Publications] 吉永耕二: "ポリマー/無機酸化物ハイブリッド微粒子の新展開"粉体工学誌. 39・11. 816-825 (2002)