2021 Fiscal Year Research-status Report
高分子表面の皺（しわ）を利用して針状結晶を整列させる方法の開発
| Project/Area Number |
20K05630
|
|---|
| Research Institution | Shinshu University |
|---|
Principal Investigator |
渡邊 真志 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (90301209)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 皺 / シリコーン / 針状結晶 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
シリコーン表面をUVオゾン処理で酸化して硬い被膜を形成させると、溶媒による膨潤の際に規則的な皺が形成される。この皺に溶液を溜め乾燥させると、析出する針状結晶の向きが皺に揃い、きれいに整列させることが出来る場合がある。しかし、これが可能な系は、今の所、ごく限られており、もっと適用範囲を広げることが本研究の目的である。この方法で用いる溶媒には二つの機能が必要で、一つはシリコーンを膨潤させ規則的な皺を作る機能、もう一つは溶質を溶かし針状結晶を析出させる機能である。片方の機能を持つ溶媒を見つけることは容易であるが、同時に両方の機能を持つ溶媒となると、かなり難しい問題になる。
本年度、様々な混合溶媒を試した結果、次のような本質的な問題があることに気が付いた。すなわち、皺に溜まる液滴は小さいため（数十マイクロメートルのオーダー）、それぞれの液滴中で一つ以上の結晶核が発生する確率が小さくなり、結晶核が全く生じないまま乾燥してしまう液滴が大多数となってしまうという問題である。この問題は次の二つの方法を組み合わせることで解決できた。一つは、高沸点の溶媒を用い、高温で溶質を多量に溶かした溶液を皺に溜め、室温まで冷ますことで過飽和状態を作り出すという方法である。もう一つは、液滴に固体を接触させ、この表面で結晶核を発生させるという方法である。これまでは気液界面で結晶核を発生させようとして、色々な溶媒系を試して来たが、発想を変えて固液界面で核を発生させようと考えたことが良かったようである。
そのほか、本研究から派生した実験ではあるが、シリコーンのUVオゾン処理を、平板状のシリコーンではなく、糸状のシリコーンに施してみたところ、コイル状の形態になることを見出した。これについては、論文としてまとめ投稿した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでは、針状結晶の向きを揃えるという以前に、そもそも微小な液滴の中では針状結晶が生成しにくいという大きな問題があったが、本年度、この問題をほぼ解決することができた。残りの期間で、再現性を高める、結晶整列の精度を上げる、などの仕上げをする予定であり、概ね、計画通りのペースで進行している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本年度、微小な液滴中で針状結晶を発生させることが出来るようにはなったが、実験条件についてはまだ最適化されたとは言いがたい。今後は、できるだけ無駄を省き、また、誰でも再現性よくできるような方法に仕上げる予定である。また、液滴の大きさと針状結晶の発生確率の関係を、きちんとした数値で表せるよう、データを取ること、および、シリコーン上に生成した結晶を、他の基板に転写する方法を確立することも、これからの予定である。
|
| Causes of Carryover |
表面の観察のために原子間力顕微鏡用のカンチレバーの購入が必要と考えられるが、どの種類を購入すべきか、まだ決定できていないので、購入時期を遅らせている状態である。そのため、次年度使用額という形で、資金を残しておいた。
使用計画については、カンチレバー以外については当初の計画通り、試料作製の原料となる試薬類の購入を予定している。
|
