2006 Fiscal Year Annual Research Report
ボトムアップ法とトップダウン法との融合によるナノ粒子集積体の作製
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17510091
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
河合 武司 東京理科大学, 工学部工業化学科, 教授 (10224718)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
近藤 剛史 東京理科大学, 工学部工業化学科, 助手 (00385535)
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| Keywords | ナノ粒子 / 粒子配列制御 / ポリスチレン粒子 / シリカ粒子 |
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| Research Abstract |
ナノサイズの粒子は次世代材料の素材として注目されているが、ナノ粒子を機能性材料に応用するためには粒子配列制御法の開発が重要となる。代表的な配列法としては自己組織法(ボトムアップ法)があり、溶媒の蒸発速度、温度や基盤の種類などを制御することによって作製されている。しかしながら、欠陥のない大面積(センチメータサイズ)の粒子配列を得る技術は確立していない。さらに、様々な規則的な粒子配列パターンが得られているが、その制御法も確立されていない。そこで本年度は、乳化重合法(100〜250nm)および分散重合法(200〜600nm)によって合成したポリスチレン粒子および市販のPMMA粒子を用いて基板引き上げ法によってコロイド結晶を作製し、分散溶液の乾燥過程で発生するクラック量について詳しく検討した。クラック量に及ぼす粒子の分散濃度基板の引き上げ速度および温度の影響について検討したところ、クラック量が最少(ドメインサイズが最大)となる条件はPS粒子分散濃度2.6wt%、引き上げ速度80nm/sおよび60℃であり、ドメインサイズは約百μmとなった。さらに、高分子の添加効果について調べたところ、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド、ポリアクリルアミド-アクリル酸共重合体およびポリスチレンスルホネートナトリウム塩の添加によってクラック量はほとんど変化しなかったが、アガロースを添加するとクラックの発生が抑制されることを見いだした。
さらに、疎水性と親水性化合物でパターン化したガラス基板にコロイド結晶分散溶液を挟み込む方法でコロイド粒子の配列を制御したところ、親水性部分にだけコロイド粒子配列が得られること、分散濃度を変えることによって2次元配列と1次元配列とを作り分けることに成功した。
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