2018 Fiscal Year Annual Research Report
Directional Photo-Excited Electronic Energy Transfer in the Super Lattice Formed by the Segregation of Colloidal Nano-Particle Mixture
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16K05911
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
土田 亮 岐阜大学, 工学部, 教授 (60183076)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | コロイド微粒子混合系 / 偏析 / 超規則構造 / 光エネルギー移動 / 乾燥散逸構造 / 自己組織化 / コロイド結晶 / 合金結晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
方向性の有る光エネルギー移動の実現を目的として、コロイド混合微粒子水分散液における合金結晶形成と偏析現象を用いて超規則構造を自己組織的に発現させる試みを、本課題研究最終年度においても継続実施した。最終年度においては、シリカ、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチルの３種類の単分散コロイド粒子について、自己組織化による散逸構造発現を更に最適化し、特に大面積での構造形成において超規則構造と呼べる二重構造のリング発現を実現した。また、現象の一般化と実用化を目的とし、これら３種類の球形単分散コロイド粒子以外の微粒子系についても、それらの乾燥散逸構造形成を調査した。
１．前年度の研究により、水溶性色素吸着による発現構造の可視化が実現した。この手法を更に最適化することで、発現した偏析構造を解析時間のかかる走査プローブ顕微鏡で精査する必要が無くなり、研究に必要な時間の大幅な短縮が可能となった。また、色素濃度分布を構造発現でコントロールできるようになったため、方向性の有る光エネルギー移動が３次元構造内で実現できることとなった。
２．シリカ、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル以外の異方系コロイド微粒子として、ファインマイカ（平均直径２マイクロメーターの薄片状）、酸化チタン微粒子（粒径５５ナノメートルの立方体形）の乾燥散逸構造発現を調査した。両微粒子とも水溶性色素で良好な着色が得られ、カバーガラス、フラットシャーレ、時計皿上で、それぞれ特徴有る乾燥散逸構造を発現した。
３．特に、フラットシャーレ、時計皿を用いて発現させた大面積の乾燥散逸構造で、多重リング構造など超規則構造と呼ぶべき構造発現が観察された。この発現には、分散液の重力対流及びマランゴニ対流が重要な役目を果たしていると説明された。３次元的な色素分布も制御可能で、光エネルギーの方向性移動が実現できることとなった。
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