周期構造を有するゲルの特異的光反射挙動の解明と新規フォトニックデバイスの構築

• 研究課題/領域番号: 17685023
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 高分子・繊維材料
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 竹岡 敬和 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20303084)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 29,120千円 (直接経費: 22,400千円、間接経費: 6,720千円); 2007年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円); 2006年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円); 2005年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
• キーワード: 構造色 / ゲル / 構造刷り込み法 / センサー / ディスプレイ / コロイド結晶

研究概要

申請者は、"構造刷り込み法"を利用したゲルの調製により、従来に見られない性質や機能をゲルに導入することに取り組んできた。その結果、1)構造色を発現するゲルの構築手法の確立、および、2)構造色変化から分子レベルの挙動を解析する手法の開発、という二つの成果が得られた。各年度で行った研究内容を以下に示す。
平成17年度
与えられた環境で望みの構造色を示す構造発色性ゲルの調製が可能となった。
平成18年度
特定の物質の添加に応じて色が変わるセンサーとしての利用の道を切り開いた。
平成19年度
光の照射、電場の印可などによって色が変わるディスプレイ用デバイスとしての利用を検討した。
今後は、このようなモルフォ蝶の翅の構造発色性を参考にして、角度依存性のない構造発色性ゲルを構築する手法を開発する。この研究により、"構造色は光の波長オーダーの周期的な構造によって生じており、構造色は角度依存性があるもの"だという従来のイメージを払拭し、不規則性や色素の導入などの新たな効果を施すことで、"構造色にも多様性がある"ことを具現化できると考えている。さらに、このような構造色の多様性を、我々がこれまでに研究してきた環境応答型構造発色性ゲルに付与すれば、全反射型のディスプレイや簡易型センサーなど、光学デバイス開発へと展開できる。

研究成果

• [雑誌論文] Chromic Slide-Ring Gel based on Reflection from Photonic Bandgap (2008)
  • 著者名/発表者名: Murayama, H., Imran, A.B., Nagano, S., Seki, T., Kidowaki, M., Ito, K., Takeoka, Y.
  • 雑誌名: Macromolecules 41(5) ページ: 1808-1814
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photoresponsive Slide-Rind Gel (2007)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T. Murayama, H., Nagano, S. Takeoka, Y., Kidowaki, M., Ito, K., Seki, T.
  • 雑誌名: Adv. Mater. 19 ページ: 2023-2025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organized monolayer of thermosensitive microgel beads prepared by double template polymerization (2007)
  • 著者名/発表者名: Sakai, T., Takeoka, Y., Seki, T., Yoshida, R.
  • 雑誌名: Langmuir 23 ページ: 8651-8654
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermally-Adjustable Multicolor Photochromic Hydrogel (2007)
  • 著者名/発表者名: Matsubara, K., Watanabe, M., Takeoka, Y.
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 46 ページ: 1688-1692
• [雑誌論文] 二段階鋳型重合法を用いた温度応答型ゲル微粒子単層組織化膜の作製 (2007)
  • 著者名/発表者名: 酒井崇匡, 竹岡敬和, 関 隆広, 吉田 亮
  • 雑誌名: 高分子論文集 64 ページ: 45-49
  • NAID: 10018503177
• [雑誌論文] デルの体積相転移 (2007)
  • 著者名/発表者名: 永山國昭, 竹岡敬和
  • 雑誌名: 高分子 56 ページ: 26-27
• [雑誌論文] Visualizing Conformations of Subchains by Creating Optical Wavelength-Sized Periodically Ordered Structure in Hydrogel (2006)
  • 著者名/発表者名: Takeoka, Y., Seki, T.
  • 雑誌名: Langmuir 22 ページ: 10223-10232
• [雑誌論文] Preparations and optical properties of ordered arrays of submicron gel particles : Interconnected state and trapped state (2006)
  • 著者名/発表者名: Kumoda, M., Watanabe, M., Takeoka, Y.
  • 雑誌名: Langmuir 22 ページ: 4403-4407
• [雑誌論文] Preparations and Optical Properties of Ordered Arrays of Submicron Gel Particles : Interconnected State and Trapped State (2006)
  • 著者名/発表者名: Kumoda, M., Watanabe, M., Takeoka, Y.
  • 雑誌名: Langmuir (印刷中)
• [雑誌論文] コロイド結晶をテンプレートとした構造色ゲルの作製とセンサーデバイスへの応用 (2006)
  • 著者名/発表者名: 竹岡敬和
  • 雑誌名: ポリマーフロンティア21 (印刷中)
• [雑誌論文] ゲル微粒子集積体の構築とその光学的挙動 (2006)
  • 著者名/発表者名: 竹岡敬和
  • 雑誌名: ケミカルエンジニアリング (印刷中)
• [雑誌論文] 構造色ゲル (2005)
  • 著者名/発表者名: 竹岡敬和
  • 雑誌名: 高分子 54 ページ: 258-263
  • NAID: 10015580016
• [雑誌論文] 構造色を示すゲル〜鋳型を用いたゲルの機能化〜 (2005)
  • 著者名/発表者名: 竹岡敬和
  • 雑誌名: 現代化学 412 ページ: 24-31
  • NAID: 40006811751
• [雑誌論文] 発色性ゲルから観測される色の制御 (2005)
  • 著者名/発表者名: 竹岡敬和
  • 雑誌名: 化学工業 10 ページ: 53-57
• [雑誌論文] Electro- and Thermo- chromic Hydrogel as Full-color Indicator
  • 著者名/発表者名: Ueno, K., Matsubara, K., Watanabe, M., Takeoka, Y.
  • 雑誌名: Adv. Mater (印刷中)
• [学会発表] ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)ブラシの作製とその温度応答性評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 宏昌・竹岡 敬和・関 隆広
  • 学会等名: 日本化学会第88春季大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2008-03-26
• [図書] "Structural Colored Gel" in "Bottom-up Nanofabrication: Supramolecules, Self-Assemblies, and Organi〓ed Films" (2007)
  • 著者名/発表者名: Takeoka, Y.
  • 総ページ数: 12
  • 出版者: American Scientific Publisher
• [図書] 自然に学ぶ材料プロセッシング (2007)
  • 著者名/発表者名: 竹岡敬和他
  • 総ページ数: 370
  • 出版者: 三共出版
• [図書] 図解 高分子新素材のすべて (2005)
  • 著者名/発表者名: 竹岡敬和
  • 出版者: 工業調査会
• [備考]
  • URL: http://web.mac.com/ytakeokal/home/About_Gels.html