2023 Fiscal Year Research-status Report

分子鋳型法による金属ナノ粒子の構造設計および機能開拓

Research Project

Project/Area Number	21K14504
Research Institution	Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology
Principal Investigator	中川充地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究員 (60848274)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2025-03-31
Keywords	金ナノワイヤー / 金ナノ粒子 / らせん構造 / キラリティ / 超分子 / 低分子ゲル化剤 / 粒子膜 / 透明導電性薄膜
Outline of Annual Research Achievements	合成した種々のらせん状金ナノワイヤーについて、電子顕微鏡観察による形状測定に加え、分散液の吸光度および円偏光二色性の測定を行った。分光測定においては近赤外領域における溶媒の光吸収を考慮し、合成に用いた水溶液からクロロホルム中へ抽出することで分散液を調製し、測定した。このとき鋳型の除去もあわせて行うことができた。直径および長さの異なる金ナノワイヤーについては、光吸収波長や円偏光二色性のシグナルが大きく変化することを見出した。この時、電子エネルギー損失スペクトル測定による金ナノワイヤー１本における電子エネルギー損失より、金ナノワイヤーの長さおよび直径に対する吸光波長を推算すると、おおよそ既報の直線状金ナノロッドと一致することが分かった。すなわち、らせん状金ナノワイヤーの吸光帯は直線状金ナノロッドと同様にアスペクト比により制御でき、吸光帯に連動して変化する円二色性スペクトルも制御できることが明らかとなった。また、C18AAおよびHSAを混合することで得られる板状分子結晶を鋳型とした、直線状金ナノワイヤーの合成方法についても検討を進めた。分子結晶の調製条件については溶液中のpHが強く影響し、塩基性条件ではほとんど析出しないか、析出に時間がかかることがわかった。一方、中性または酸性条件では板状結晶が生成し、これらを用いて金ナノワイヤーを合成すると、金ナノワイヤーの並行配列が得られた。そのほか、金ナノワイヤー分散液を水面上に展開後、基板上に転写する手法（Langmuir-Schaefer法）により金ナノワイヤーを石英基板上に製膜し、同様に分光測定を行うことで粒子膜の特性を評価した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本年度の目的は①金属ナノ構造体の合成法の検討、②合成した金ナノワイヤーの特性評価、であった。①金属ナノ構造体の合成法の検討については、当初予定していた分子結晶を鋳型とした金ナノ構造体の合成方法を検討し、合成条件を確立しつつある。また、金ナノワイヤーの直径や長さの制御方法についても改良を加え、短時間でシングルナノメートルレベルでの精密な制御方法を見出しつつある。また、②合成した金ナノワイヤーの特性評価では、新たに円二色性分散計が設置されたため、円滑に進めることができた。さらに、これまで測定が可能であった紫外可視領域に加え、~1600 nmまでの近赤外領域についても円偏光二色性の測定が可能となったことで、らせん状金ナノワイヤーが近赤外領域に強い円二色性を示すことがわかり、金ナノワイヤーの新たな可能性を見出すことができた。以上のことから、現在までの進捗状況はおおむね順調に進展していると判断した。
Strategy for Future Research Activity	鋳型となる新規ナノ材料の探索および金属ナノ構造体の合成法の検討については、一部で当初の想定を超える成果が得られたことから、別の科研費を申請しており、そちらのプロジェクトとして進めていく。また、延長した今年度については、やや遅れていた基板上における金ナノ構造体の特性評価を進める。基板上における光学特性や耐熱性についてはおおむね評価が進められているものの、導電性や機械特性については評価がやや遅れていたため、今後これらの評価を中心に進めていく予定である。
Causes of Carryover	次年度の研究に必要な機器および消耗品の購入、旅費、英文校閲費、論文投稿料に充当する予定である。