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移流集積プロセスを用いたコロイドナノ粒子のパターン状配列手法の確立とその応用展開

研究課題

研究課題/領域番号 12J06026
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 化工物性・移動操作・単位操作
研究機関京都大学

研究代表者

三野 泰志  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2012 – 2013
研究課題ステータス 採択後辞退 (2012年度)
配分額 *注記
900千円 (直接経費: 900千円)
2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードコロイド粒子 / 自己組織化 / 移流集積 / 蒸発 / 透明導電膜 / ナノ粒子 / 直接観察
研究概要

テンプレートフリーなコロイド粒子の周期構造形成機構の解明と配列制御手法の確立を試みた。用いた手法は,メニスカス先端からの蒸発に誘起される溶媒の対流によりコロイド粒子を自己集積させる移流集積法である。本手法により,ストライプ状の粒子配列膜が形成される機構を明らかにするため,粒子濃度,粒子径,粒子種,蒸発速度などの操作因子が構造に及ぼす影響を系統的に調べ,構造周期性(粒子細線の幅・間隔)の予測を可能にするモデルを提案し,その定量的な妥当性を確認した。さらに,粒子の集積過程を,光干渉法を用いて直接観察した結果,周期構造の発現が,蒸発の進行に伴って下に引き伸ばされたメニスカスの破断現象に起因し,形成される周期構造は液の物性(メニスカス形状)によって決定することを明らかにした。透明導電膜などへの応用展開を考えたときには,このような周期性は自在に制御できることが望ましい場合がある。そこで,溶液の吸引(注入)操作によって液面高さを制御する「液レベル制御式移流集積法」を開発した。これにより,ストライプや格子ネットワーク状の粒子配列膜を自在に設計・制御することが可能となった。また,蒸発のみに頼っていた従来の移流集積法に比べて作製時間は1/10以下にまで短縮することに成功した。以上の結果は,自己集積プロセスのみによるコロイド粒子のパターン状配列手法を確立したという意味において,工学的に極めて意義深い成果であると言える。

報告書

(1件)
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Spontaneous Formation of Cluster Array of Gold Particles by Convective Self-Assembly2012

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Watanabe, et al.
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 28 号: 36 ページ: 12982-12988

    • DOI

      10.1021/la302811y

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Colloidal Stripe Pattern with Controlled Periodicity by Convective Self-Assembly with Liquid-Level Manipulation2012

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Mino, et al.
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 4 号: 6 ページ: 3184-3190

    • DOI

      10.1021/am300526g

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 液レベル制御式移流集積法を用いた金ナノ粒子自己集積膜の構造制御2012

    • 著者名/発表者名
      花房竜也, ら
    • 雑誌名

      粉体工学会誌

      巻: 49 号: 5 ページ: 356-361

    • DOI

      10.4164/sptj.49.356

    • NAID

      130004545841

    • ISSN
      0386-6157, 1883-7239
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 移流集積法による周期構造形成機構の解明2013

    • 著者名/発表者名
      三野泰志
    • 学会等名
      化学工学会 第78年会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2013-03-17
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 移流集積過程におけるコロイド粒子周期構造形成メカニズム2012

    • 著者名/発表者名
      三野泰志
    • 学会等名
      化学工学会 第44回秋季大会
    • 発表場所
      東北大学川内北キャンパス
    • 年月日
      2012-09-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 蒸発誘起型自己組織化を利用した粒子配列手法の確立2012

    • 著者名/発表者名
      三野泰志
    • 学会等名
      材料化学システム工学討論会2012 (招待)
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス
    • 年月日
      2012-08-16
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Direct Observation of Colloidal Pattern Formation in Convective Self-Assembly2012

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Mino
    • 学会等名
      86th ACS Colloids and Surfaces Symposium
    • 発表場所
      Johns Hopkins Univ. (USA)
    • 年月日
      2012-06-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Direct Observation of Colloidal Stripe Formation in Convective Self-Assembly Process2012

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Mino
    • 学会等名
      IACIS 2012
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 年月日
      2012-05-17
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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