2014 Fiscal Year Annual Research Report
分子レベルのナノ構造を用いた自己修復性光デバイスの開発
| Project/Area Number |
24510180
|
|---|
| Research Institution | Ryukoku University |
|---|
Principal Investigator |
斉藤 光徳 龍谷大学, 理工学部, 教授 (60205680)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
|
| Keywords | 色素 / ポリマー / 光学材料 / 耐久性 / 分子拡散 / 自己修復 / 自己形成 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
有機色素は着色剤や発光材料として広く用いられているが、強い光を照射したり高温下に置いたりすると、分子が損傷を受けて光学機能が劣化することが欠点となっている。生物は劣化した組織を新しい組織に置き換える新陳代謝で生体機能を長期間にわたって維持しており、このような自己修復機能をもつ光学素材を作ることができれば、有機色素を用いた光デバイスの長寿命化を図ることができる。本研究では、シリコーンゴムと呼ばれるポリジメチルシロキサン(PDMS)中に有機色素を分散させて、自己修復機能を実現することを目的とした。PDMSは細長いフレキシブルな分子であり、通常はオイル状の液体であるが、その一部が隣の分子と結合する(架橋という)ことで硬化し、透明なゴム状固体となる。外見上あるいは取扱い上は固体であっても、ミクロには液体と同様にフレキシブルな構造を持っており、分子間にできるナノメートルサイズの隙間を通って様々な分子が移動する。したがって、色素分子が劣化しても、周囲の正常な色素分子がそれに置き換わるため、機能性を長期間にわたって維持することができる。
このような自己修復機能を実証するため、本研究ではフォトクロミック色素(可変色色素)を採り上げた。ジアリルエテンはフォトクロミック色素のひとつであり、通常は透明であるが、紫色(波長400nm)のレーザを照射すると赤色に変色し、緑色(530nm)のレーザを照射すると透明状態に戻る。この反応は可逆的であるが、1000回程度着脱色を繰り返すと色素分子が壊れて変色しなくなる。そこで、この色素をPDMSゴム中に分散させて新陳代謝が起こるようにすると、劣化が少なくなることが分かった。また、トルエンをPDMSオイルに混ぜて固めた膨潤ゴムを作製すると、分子の流動性が10倍以上向上するため、3万サイクルの着脱色でも、色素の劣化がほとんど生じないことが実証された。
|
