制限空間内での外部印加電場の重畳を利用したコロイドナノ粒子の3次元集団構造制御

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18360372
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 宮原 稔 京都大学, 工学研究科, 教授 (60200200)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡邉 哲 京都大学, 工学研究科, 助手 (80402957)
• Keywords: ナノ材料 / AFM / 自己組織化 / Brown動力学 / 制限空間 / コロイドプローブ / デンドライト / TEM

Research Abstract

シングルナノ領域の粒子により構成される微粒子集合体材料は,量子サイズ効果,高い表面活性,およびその集積による従前にない高機能の発現などが期待されることから,その構造制御法の確立が重要な課題となっている。しかし,シングルナノ粒子特有の高い凝集性と強いBrown運動が,ナノサイズ領域での秩序構造形成を極めて困難にしている。このような現状に対して,本研究では,デンドライトをナノ粒子の生成場および保護層として活用することで,高い表面活性を保ちつつ分散安定化を可能とし,「外部電場」と「制限空間」とを組み合わせることで,制限空間内で重畳した特有の引力場を創出し,ナノ粒子集団構造の秩序性を制御しうる手法を構築することを目指す。
上記の研究目的を達成すべく,本年度は理論的な検討は予備的なものにとどめ,実験的検討を主に行った結果,次のような成果を得た。
1)コロイドプローブ作成実験系の構築
本研究では,AFM探針の先端に粒径十ミクロン程度の粒子を取り付けたコロイドプローブを基板に接近させることにより,スリット状の制限空間の創成を試みる。従ってコロイドプローブを適切に作成することが重要となるが,その作成過程は非常に繊細で熟達した技術を必要とする。本年度は,コロイドプローブを作成するための実験系の構築と,その操作の習熟に集中して取り組み,それに成功した。
2)デンドライトを用いたナノ粒子作成法の検討
デンドライトを粒子生成場と保護層の両面で活用するナノ粒子の作成法について,詳細に検討した。生成粒子の,キャラクタリゼーションはTEMにより行った。その結果,デンドライト内部に粒径2nm程度のプラチナ粒子を作成することに成功した。また,末端基をカルボキシル基,ヒドロキシル基と変化させることと,pHを調整することにより,表面電荷の制御が可能であることを示唆する結果を得た。