2014 Fiscal Year Annual Research Report
中空粒子内微小空間の高次構造アクティブ制御による新機能の創出
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25600001
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
長尾 大輔 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50374963)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ナノ材料 / 中空粒子 / 外場 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度の前年度は、コア粒子／ポリマーシェル／シリカシェルからなる多層コア－シェル粒子を熱処理する過程においてシェルポリマー熱分解とともに、球状のコア粒子が非球形化する現象を見出した。この結果を受け最終年度は、コア粒子の非球形化の要因を検討した。その結果、コア粒子合成過程の合成溶媒組成が、熱処理過程のコア粒子変形に強く影響を及ぼすことを明らかにし、球状シェル内に非球形コアを閉じ込めた粒子（非球形コア内包型Yolk/Shell粒子）の合成指針を示すことができた。
多層コア－シェル粒子は、熱処理過程でもその単分散性、すなわち粒径均一性は維持されることから、粒子規則配列体（コロイド結晶）のビルディングブロックとしても利用できる。この単分散性を使い、非球形コア内包型Yolk/Shell粒子からなる２次元規則配列体を作製した。作製した粒子配列体には弱アルカリ処理を施し、内包された非球形コアが各中空部内で自由に動けるようにした。この可動性非球形コア内包型のコロイド結晶に交流電場を印加したところ、特定の印加周波数を使えばシェル空間でのコア粒子の運動を制御できることを光学顕微鏡による直接観察により明らかにした。
非球形粒子を集積させてコロイド結晶を作製する場合は従来、液晶分子にように電場等の外場を作用させた状態で集積させることが行われていた。しかしながら、このような粒子集積プロセスでは、非球形粒子の相対的な位置が固定化されてしまうため、集積させた粒子の空間的な配置を後から動かすことはできない。これに対して本研究では、Yolk/Shell粒子を集積させた後でも内包された非球形コアはシェル内を自由に動けるため、粒子を集積させた後でも外部場によってその配置を制御できることができる。以上述べたように、本研究により外部場応答型コロイド結晶の新しい合成法を提案することができた。
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