2022 Fiscal Year Research-status Report
Development of orientation control method for metal nanoparticles using photo-induced crawling motion of crystals
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22K14531
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
齋藤 滉一郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (00828296)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | アゾベンゼン / 光異性化 / 有機結晶 / 相転移 / 金属ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光誘起結晶移動の機構解明を目指して、ミリ秒スケールの時間分解X線回折によって光照射下での4-メチルアミノアゾベンゼンの結晶構造を調べた。その結果、回折リングに沿って明るい回折スポットが移動する様子が確認された。これは、光誘起結晶移動の過程で微細な単結晶の粒が回転したことを示している。しかし、単色のX線を用いたため、ブラッグの条件を満たす方向に回転する結晶の動きしか観測することができなかった。つまり、回転している結晶があったとしても検出されにくく、どのような動きをしているか解析するにはデータ数が不十分であった。ただし、光誘起結晶移動中の微結晶の回転が明らかになったことは、光によって機械的な運動を示すフォトメカニカル結晶の研究において、時間分解X線回折が非常に有効であることを示しており、学術的に価値が高い。そのため、本成果については光誘起結晶移動によるナノ材料の運搬の結果と合わせて論文発表を行った。
光誘起結晶移動による金属ナノ粒子の配向制御に向けて、チオール末端ポリスチレンによる粒子の表面修飾を行った。水中で合成した金ナノロッドをポリスチレンで修飾することで、有機溶媒中にも安定した分散が可能となった。また、ナノ粒子の分散性を調べる過程で、アゾベンゼンの光異性化に伴って分散性を可逆に制御可能な系を見出した。当初の計画にはなかったものの、ナノ粒子の集積状態を制御する上で重要な知見が得られたことから論文発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
測定手法やサンプルの作製において改善の必要性が見いだされたものの、論文発表等の成果に結びついているほか、ナノ粒子の分散制御など想定していなかった成果も得られたことから、おおむね当初の予定通り進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
光誘起結晶移動における微結晶の回転運動を詳細に調べるため、単色ではなく白色のX線を用いることを検討する。また、金属ナノ粒子の導入によって動きにくくなったアゾベンゼン結晶に対して、十分な移動が生じるようにナノ粒子の表面修飾プロセスの改善、照射光の高出力化、集光系の最適化等を行う。
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| Causes of Carryover |
微粒子の表面修飾に必要な試薬が想定よりも少量で機能することが判明し、購入費が少額となったため。その一方で、時間分解X線回折実験において測定を効率化するための光学系を組むうえで、光学素子や部品がさらに必要であることが見いだされたため、令和5年度は令和4年度の未使用額分を光学素子類の追加購入にあてる予定である。
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