2013 Fiscal Year Annual Research Report
有機無機ハイブリッドデンドリマー：自己集積型ナノ粒子孤立内包ハイブリッド超格子
| Project/Area Number |
25288087
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
蟹江 澄志 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (60302767)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | ナノ粒子 / デンドリマー / ハイブリッド / 液晶 / メタマテリアル |
|---|
| Research Abstract |
本研究では，単分散性に優れた磁性・半導体・強誘電体・導電性球状ナノ粒子と液晶性有機デンドロン分子とを共有結合的にハイブリッド化することにより，ナノ粒子をコアとした“液晶性有機無機デンドリマー”を構築することを第一の目的としている．その手法としてまず，ナノ粒子の粒径とデンドロンの世代を制御することで，様々なサイズの“液晶性有機無機デンドリマー”を合成する．次いで，バイモーダルな粒径からなる液晶性有機無機デンドリマー”を混合することで複合超格子を構築し，メタマテリアル特性を示す有機無機ハイブリッド材料を得る．さらには，得られた“液晶性ナノ粒子孤立内包ハイブリッド超格子”構造の相転移を誘起し，メタマテリアルとしての人工機能の ON-OFF に繋がる材料開発を行う．
本課題では，アミノ基を有する液晶性有機デンドロンと表面カルボキシル基を有する無機ナノ粒子とのアミド化が鍵となる．そのため，単分散性に優れた表面カルボキシル基修飾半導体および磁性ナノ粒子の合成法確立は不可避である．そこで本年度は，研究協力者と連携し，主に錯体熱分解法によりその合成に取り組んだ．磁性ナノ粒子として Fe3O4 ナノ粒子，半導体ナノ粒子として表面カルボキシル基修飾 CdS ナノ粒子について着目し，それらの合成を行ったところ，当初の目的通り，単分散性に優れたナノ粒子を得ることができた．さらに，アミノ基を有するデンドロンの表面修飾を行う手法の開発を行った．その結果，ナノ粒子表面へのデンドロン修飾量を段階的に制御しつつ密に導入する手法を開発することができた．次年度は得られた成果を基に，ナノ粒子から成る超格子構造の形成に取り組む予定である．
|
| 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，有機無機ハイブリッドデンドリマーのコアとなる磁性および半導体ナノ粒子の合成と，得られたナノ粒子表面上へのデンドロン修飾が平成２５年度の目的であった．いずれも順調に進展し，さらにデンドロン修飾によりナノ粒子への流動性の付与についても確認されていることから，おおむね順調に進展していると判断した．
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成２５年度に確立した手法を以ても，機能性ナノ粒子の段階的なサイズ制御と表面カルボキシル基修飾はそれなりの困難を伴うことが予想される．そこで研究代表者は，別途開発してきた独自技術である機能性ナノ粒子表面の均一シリカ修飾法に着目しその開発を行う．この手法を用いれば，半導体・磁性ナノ粒子表面のシリカ層の厚みを自在に制御可能であることから，たとえ本研究で用いる無機ナノ粒子の段階的サイズ制御が困難であっても，シリカ層の厚みを制御することで粒径の段階的な制御が可能である．シリカ層表面へのカルボキシル基の導入は，別途研究協力者としての大学院生らとともにデザイン・合成してきたシランカップリング剤を用いて行う．カルボキシル基の保護は TBS 基を想定しているが，必要に応じて変更する．このような手法により，当初の目的を達するハイブリッドデンドリマーを得ることが可能であると推察している．
|
| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初物品費にて購入を予定していた分取 GPC システム用カラムにつき，事前実験を行ったところ，目的に十分たる性能が発揮されなかったため，現在，精製条件につき再評価を行っている．再評価ができ次第，適切な物品を購入するための費用に充当すべく，次年度使用額が発生した．また旅費として計上していた 2013年9月に開催されたブルガリアでの The 27th Conference of the European Colloid and Interface Society については，当該経費での情報収集を大学院生に依頼したことから経費が若干安くなり，その結果次年度使用額が発生した．
平成２６年度は，有機無機ハイブリッドデンドリマーの精製条件を探索し，適した装置の購入費として次年度使用額を活用する．また，４月から５月末までの２ヶ月間，ポスドクを雇用し，有機デンドロンおよび無機ナノ粒子合成の加速を予定しており，そのための人件費としてあらたに次年度使用額を活用する計画である．
|
