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2015 Fiscal Year Annual Research Report

イオン液体で安定化した高分子ゲルの体積相転移を利用した波長可変レーザー発振

Research Project

Project/Area Number 25288103
Research InstitutionTokyo University of Science

Principal Investigator

古海 誓一  東京理科大学, 理学部, 准教授 (30391220)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2017-03-31
Keywordsイオン液体 / 高分子ゲル / 体積相転移 / コロイド結晶 / レーザー / コロイド微粒子 / ポリスチレン / シリカ
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、イオン液体を含む高分子ゲルで永続的に安定化したコロイド微粒子の3次元規則配列構造体、すなわちコロイド結晶ゲルを作製し、そのフォトニックバンドギャップを高分子ゲルの体積相転移によって変調させ、可逆的な波長可変レーザー発振を実証することである。
本申請者は、スチレンモノマー、熱重合開始剤、界面活性剤を用いたエマルジョン重合によって、変動係数(CV値)が低く、粒径が200 nm前後の単分散性ポリスチレン(PSt)微粒子の合成に成功している。そこで、昨年度は、Stober法によってPStよりも低い屈折率を示すシリカのコロイド微粒子の合成を行った。シリカ微粒子の合成において、反応前に前駆体のエタノール溶液を一定時間以上、撹拌することで、シリカ微粒子の粒径のCV値は大幅に低くなることを見出した。たとえば、60 ℃で合成すると、シリカ粒子は比較的真球状を形成しており、粒径は200 nm前後であった。合成温度を高くすると、ほぼ比例して粒径は小さくなった。その後、シリカ微粒子のエタノール分散液を調製し、垂直移流集積法でガラス基板上にコロイド結晶膜を作製した。粒径が200 nm、250 nm、280 nmのシリカ微粒子を用いてコロイド結晶膜を作製すると、反射色はそれぞれ青色、緑色、赤色を呈しており、可視波長領域にコロイド結晶のフォトニックバンドギャップが発現した。それぞれの反射スペクトルを測定すると、430 nm、540 nm、600 nm付近に反射ピークが現れたので、シリカ微粒子の屈折率、粒径、充填率などのパラメーターを用いてスカラー波展開法で理論的な反射スペクトルを計算すると、実測した反射スペクトルとほぼ一致していることを確認できた。さらに、垂直移流集積法でコロイド結晶膜を作製する際、エタノール分散液に水を加えると、コロイド結晶膜の中の光散乱を低減し、均質性を向上できることも見出した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本申請者は一昨年度、東京理科大学に異動したが、実験室の改修工事や前所属機関にある装置の移設作業などに使う時間、労力、費用が想定外にかかり、本申請をした当初の実験計画に狂いが生じた。今後、何とか挽回できるよう学生とともに研究を推進して行く予定である。

Strategy for Future Research Activity

弾性高分子(エラストマー)で微粒子周囲を固定化したソフトなコロイド結晶膜を作製し、機械的応力よる波長可変レーザー発振を実証する。予備実験で、ソフトなコロイド結晶膜の作製に成功しているので、引き続き研究を推進させる。

  • Research Products

    (15 results)

All 2016 2015 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 4 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Thermotropic properties of cholesteric liquid crystal from hydroxypropyl cellulose mixed esters2015

    • Author(s)
      T. Ishizaki, S. Uenuma and S. Furumi
    • Journal Title

      Kobunshi Ronbunshu

      Volume: 72 Pages: 737-745

    • DOI

      10.1295/koron.2015-0029

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Colloidal crystallization and ionic liquid induced partial beta-phase transformation of poly(vinylidene fluoride) nanoparticles2015

    • Author(s)
      D. Okada, H. Kaneko, K. Kato, S. Furumi, M. Takeguchi and Y. Yamamoto
    • Journal Title

      Macromolecules

      Volume: 48 Pages: 2570-2575

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.5b00337

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enantioselective synthesis, crystal structure, and photophysical properties of a 1,1-bitriphenylene-based sila[7]helicene2015

    • Author(s)
      K. Murayama, Y. Oike, S. Furumi, M. Takeuchi, K. Noguchi and K. Tanaka
    • Journal Title

      Eur. J. Org. Chem.

      Volume: 2015 Pages: 1409-1414

    • DOI

      10.1002/ejoc.201403565

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 高分子とコロイド結晶の複合化で波長可変レーザーをつくる2015

    • Author(s)
      古海 誓一
    • Journal Title

      NEWTON

      Volume: 35 Pages: 4-4

  • [Journal Article] 研究室紹介 東京理科大学 理学部第一部 応用化学科 古海研究室2015

    • Author(s)
      古海 誓一
    • Journal Title

      液晶

      Volume: 19 Pages: 168-170

  • [Presentation] ソフトな有機・高分子フォトニック結晶レーザー2016

    • Author(s)
      古海 誓一
    • Organizer
      電子情報通信学会(IEICE)・2016年電子情報通信学会総合大会 「有機光デバイス技術の最新動向(OPE、OME、PCC共催企画セッション)」
    • Place of Presentation
      九州大学 伊都キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-15 – 2016-03-18
    • Invited
  • [Presentation] 低環境負荷な半導体ナノ結晶の精密合成と高効率なフルカラーレーザー素子への応用2016

    • Author(s)
      古海 誓一
    • Organizer
      公益財団法人 中部電気利用基礎研究振興財団・平成27年度 助成研究発表会
    • Place of Presentation
      メルパルクNAGOYA
    • Year and Date
      2016-03-10 – 2016-03-10
    • Invited
  • [Presentation] 有機・高分子材料によるソフト・チューナブルレーザーの創製2015

    • Author(s)
      古海 誓一
    • Organizer
      北海道大学 電子科学研究所・物質・デバイス領域共同研究拠点事業 第12回スマート分子材料講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学 電子科学研究所
    • Year and Date
      2015-12-14 – 2015-12-14
    • Invited
  • [Presentation] 発光性CuInS2/ZnSナノ結晶の合成と評価2015

    • Author(s)
      本田 智士・保坂 眞・青井 遼・大西 耀・古海 誓一
    • Organizer
      日本MRS・第25回 日本MRS年次大会
    • Place of Presentation
      横浜市開港記念会館
    • Year and Date
      2015-12-08 – 2015-12-10
  • [Presentation] コロイドフォトニック結晶のレーザーへの応用展開2015

    • Author(s)
      古海 誓一
    • Organizer
      公益財団法人 科学技術交流財団・コロイドマテリアル応用化研究会
    • Place of Presentation
      科学技術交流財団 研究交流センター(ウインクあいち15階)
    • Year and Date
      2015-10-28 – 2015-10-28
    • Invited
  • [Presentation] 単分散シリカ微粒子の精密合成とコロイド結晶への展開2015

    • Author(s)
      山本 諒・大野 工司・古海 誓一
    • Organizer
      日本化学会・第66回 コロイドおよび界面化学討論会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学 郡元キャンパス
    • Year and Date
      2015-09-10 – 2015-09-12
  • [Presentation] コレステリル基を導入したセルロース誘導体による液晶の発現と特性2015

    • Author(s)
      石崎 拓郎・古海 誓一
    • Organizer
      日本液晶学会・2015年 日本液晶学会討論会
    • Place of Presentation
      東京工業大学 すずかけ台キャンパス
    • Year and Date
      2015-09-07 – 2015-09-09
  • [Presentation] セルロース誘導体によるコレステリック液晶の発現2015

    • Author(s)
      石﨑 拓郎・上沼 駿太郎・古海 誓一
    • Organizer
      高分子学会・第64回 年次大会
    • Place of Presentation
      札幌市・札幌コンベンションセンター
    • Year and Date
      2015-05-27 – 2015-05-29
  • [Book] Organic and Hybrid Photonic Crystals2015

    • Author(s)
      Seiichi Furumi
    • Total Pages
      375-392
    • Publisher
      Springer
  • [Remarks] webページ

    • URL

      http://www.tus.ac.jp/fac_grad/p/index.php?69b1

URL: 

Published: 2017-01-06  

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