2012 Fiscal Year Annual Research Report
機能性微粒子合成のための環境適合型プロセスの創成に関する研究
| Project/Area Number |
23246134
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
今野 幹男 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40125547)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長尾 大輔 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50374963)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
|
| Keywords | ナノ材料 / ポリマー / 微粒子 |
|---|
| Research Abstract |
昨年度に引き続き、100ナノメートル以下の単分散なポリマー小粒子と、粒径１ミクロンメートル以上の単分散大ポリマー粒子のそれぞれについて合成条件を探索した。小粒径のポリマー粒子合成では、アニオン性界面活性剤であるドデシル硫酸ナトリウム(SDBS)を微量添加した水相重合系を検討した。重合開始剤としては弱電解質性のものを用いた。SDBSがミセルを形成しない程度の微量な添加濃度で種々の重合実験を行ったところ、SDBS濃度を数mM高めただけで、生成ポリマー粒子の粒径が大幅に低下することがわかった。さらにSDBS濃度1 mM程度の添加で、粒径80nm程度の単分散ポリマー粒子を再現よく合成できることを明らかにした。その単分散性は高く、同ポリマー小粒子の乾燥過程において生じる自己組織化現象により単層の粒子規則配列体を形成することも確認できた。 一方、大きなポリマー粒子合成に関しては、昨年度まで検討してきた高分子電解質を添加する手法だけでなく、同電解質を添加しない重合系でもポリマー粒子を合成し、生成ポリマー粒子表面が清浄なクリーンプロセスを新たに検討した。その結果、モノマーと弱電解質性重合開始剤からなる重合系に対して1 mM以下の極微量な強塩基物質を添加するだけで、ミクロンサイズの単分散ポリマー粒子を合成できることを明らかにした。これまでは、pH緩衝溶液を利用した重合系を中心に検討してきたが、その緩衝液を使わずとも、単分散粒子を合成できることを見出し、生成ポリマー粒子に残留する不純物を大幅に低減できるクリーンプロセスを新たに開発するに至った。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度まで検討してきた高分子電解質添加系での粒子合成条件探索を今年度は十分に遂行できなかったが、その代わりとなるクリーンプロセスを開発することができており、本研究課題はおおむね順調に進展している。本クリーンプロセスで合成可能なポリマー粒子径の範囲は現行で50ナノメートル程度から数ミクロンメートル程度であり、極めて広範囲な粒径の単分散なポリマー粒子を合成できる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
有機ポリマーと無機粒子からなる複合粒子の合成プロセスを中心に研究を推進する。これまで検討してきた高分子電解質や界面活性剤は一般に無機物質に対して吸着しやすく、無機粒子を安定化させる性質を有する。異種材料の静電的相互作用を積極的に利用できる水相系において重合反応を行い単分散な有機/無機複合粒子の合成プロセスを探索する。無機粒子としては、金や銀などの金属粒子、あるいは磁性や蛍光特性を有する金属酸化物粒子、さらにはそれらを含有したシリカの単分散性粒子を合成して用いる予定である。
|
