新規発光性ナノ粒子および粒子のパターン構造作製による光機能材料の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15750128
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 玉木 浩一 独立行政法人理化学研究所, 散逸階層構造研究チーム, フロンティア研究員 (50333323)
• Keywords: 微粒子 / 自己組織化 / 有機薄膜 / 高発光薄膜材料 / 希土類金属イオン / 周期構造 / アドレッシング / フォトニック結晶

Research Abstract

本年度はまず新規発光性ナノ粒子を合成した.方法は,まず重合性配位子をもつ希土類イオン錯体(中心金属はユウロピウム・テルビウム)を合成した.次にスチレンなどのモノマーと混合し,極性溶媒中で共重合してナノ粒子を得た.粒子径はサブマイクロオーダーであった.なお粒径分布の狭い高発光性ナノ粒子を得るためには,ポリマーへの相溶性および配位子から中心金属へのエネルギー移動能を有した適切な発光性希土類錯体を用いることが必要であった.これら希土類錯体を含むナノ粒子は有機色素をドープしたものとは異なり,粒径や色素濃度による発光特性の影響が小さいことが分かった.
サブマイクロ〜マイクロスケールのポリマー性粒子を作製するもう一つの方法は,脂溶性の希土類錯体を混合したポリマー希薄溶液に非溶媒を加えて徐々に沈澱させることであった.これによって,量こそ少ないが,ユウロピウム・テルビウム・サマリウム錯体をドープした粒子を簡便に作製した.現在,パターン化に用いるために必要な量を得るため,作製のスケールアップを検討中である.
次に,得られたナノ粒子をハニカム薄膜の細孔に導入した構造体(ハニカム・ナノ粒子複合構造体)を作製した.具体的には,ハニカムフィルムを本研究チームが行っている自己組織化的手法で作製後,ナノ粒子の水分散液を滴下して自然乾燥させた.現在,大面積の構造体作製を検討している.
これを記憶材料として応用する第1段階として,粒子を導入した細孔のアドレッシングを検討した.ユウロピウム含有粒子・テルビウム含有粒子を細孔に導入した複合構造体の各細孔の発光スペクトルを測定し,2つのイオンの発光強度比の値を統計学的に処理した.この結果と,理想的な条件を仮定したシミュレーション計算の結果を比較すると,比較的良く合う結果を得た.現在高精度なアドレッシング条件を検討している.