2022 Fiscal Year Annual Research Report
金ナノロッドの配向・位置制御技術の確立と新規光学材料への展開
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21J21054
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
関澤 祐侑 北海道大学, 生命科学院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 金ナノ粒子 / 高分子ブラシ / ポリマーブラシ / 金ナノロッド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金ナノ粒子は光照射によって局在表面プラズモン共鳴（LSPR）が誘起される。中でも棒状の金ナノ粒子（金ナノロッド; GNR）には、長軸方向に対応した特徴的で強いプラズモン（L-LSPR）が現れる。このL-LSPRは光の照射方向に依存するため、GNRの自在な配向制御の実現は新たな機能を持つ光学デバイスへの応用が期待される。本研究では、外部刺激に応じて柔軟に形を伸縮させる高分子ブラシをテンプレートとして利用し、GNRの動的な配向制御法の確立を目指す。これまで異方性ナノ粒子のテンプレートとして着目されていなかった高分子ブラシを用いることで、ナノ粒子制御に関して新たな知見をもたらすことが期待される。 本期間においては、GNRの垂直配向化が可能である高分子ブラシの条件を探索した。その結果、高分子ブラシの密度と長さが重要であることが判明したため、それらのファクターを制御する手法を確立した。ガラス基板上に重合開始剤と開始基を持たない分子を混合して反応させることでポリマーの密度を制御できることを発見した。さらに、重合の時間を変更することでポリマーブラシの長さを制御した。PSS brushに対して正に帯電したGNRを吸着させたところ、ある一定以上の密度、長さがGNRの垂直配向化に重要であることが判明した。以上の結果から、GNRがポリマーブラシの間隙に入り込むことによって、GNRが一方向に固定化されると考えられる。今後はポリマーブラシの構造変化とGNRの配向変化について、詳細なメカニズム探索を行うことで今後の応用展開に向けた基盤の確立を目指す。
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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
当初の計画では、アニオン性合成高分子ブラシによる金ナノロッドの配向化および刺激応答性高分子を用いた配向変化を計画していた。本期間においては、アニオン性合成高分子ブラシによる金ナノロッドの配向化および合成高分子ブラシの構造変化を利用した配向変化を達成した。また、金ナノロッドの配向化および配向変化に必要なアニオン性高分子ブラシの条件（主に密度および長さ条件）を探索した。結果として、金ナノロッドの配向化に重要な条件が判明し、基礎となる知見が得られた。そのため刺激応答性高分子などへの応用展開は、これらの知見を活かして達成可能であると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
金ナノロッドの配向化が可能である合成高分子ブラシの構造解析を行い、配向化に必要な要素を調べることにより応用展開に向けた基盤を確立する。その後刺激応答性高分子に代表される構造が可逆的に変化する合成高分子を用いて高分子ブラシを作製し、外部刺激による金ナノロッドの配向変化に取り組む。
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