2022 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of nano-to-submicron-sized exclusive pods and their spatial functionalization
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18KK0142
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
高藤 誠 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (50332086)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
龍 直哉 熊本県産業技術センター(ものづくり室、材料・地域資源室、食品加工室), その他部局等, 研究主任 (90743641)
伊原 博隆 沖縄工業高等専門学校, その他部局等, 校長 (10151648)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2023-03-31
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| Keywords | マイクロ粒子 / ナノ粒子 / ディンプル構造 / 閉鎖性空間 / コアシェル粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ボトムアップ的手法を利用してマイクロ粒子界面にナノ・サブミクロンサイズのポッド状空間を創成するとともに、ポッド内部の空間構造および界面構造の制御による特異的環境場の創出およびその特徴を活用した機能性材料の開発を目的とし、（A）界面ポッド構造をもつポリマー微粒子の作製とポッド内部空間の構造制御、（B）ポッド内表面の機能化、（C）ポッド空間への物質の格納、（D）界面ポッド構造をもつ微粒子の機能化のについて検討した。ポリマー微粒子界面の閉鎖性空間（ポッド）構造は、（１）ポリスチレン系モノマーのO/W懸濁重合によるシリカナノ粒子を界面に埋込んだコア・シェル粒子の作製、（２）強酸による界面シリカナノ粒子の溶解除去により作製した。本研究では、界面自己集積化させたナノ粒子をテンプレートとするポッド作製法を採用し、粒径および表面疎水化率の異なるシリカナノ粒子を用いることで、ポリマー粒子界面のポッド構造の制御に挑戦した。その結果、開口部（ゲート）サイズが狭く、内部空間が広がった構造のポッド空間など、様々なポッドを作製することに成功した。ポッド空間内部への種々の色素分子の吸着実験の結果、ポッド内表面は疎水的であるがアニオン性基が存在していることを確認した。ポッド内部には、カチオン性分子（蛍光性色素など）を閉じ込めることが可能であり、またポッド径よりも小さいナノ粒子を格納させることも可能である。拡散性・流動性が存在するサブミクロンサイズの空間を外部環境から隔離可能であることを見出し、学術的に意義のある成果が得られた。
ポッド空間内部に格納した物質の保持・放出を可能にするゲート機能をポッド開口部に付与するためのポリマーネットワークハイドロゲルの作製とゲル特性の制御技術の確立、ポッド空間内部に埋め込むための機能性ナノ粒子の作製にも取り組んだ。
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