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金ナノロッドの配向・位置制御技術の確立と新規光学材料への展開

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ0022
補助金の研究課題番号 21J21054 (2021-2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2021-2022)
応募区分国内
審査区分 小区分28030:ナノ材料科学関連
研究機関北海道大学

研究代表者

関澤 祐侑  北海道大学, 生命科学院, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワード金ナノ粒子 / 金ナノロッド / ポリマーブラシ / 配向制御 / 高分子ブラシ
研究開始時の研究の概要

金ナノ粒子は光照射によって局在表面プラズモン共鳴(LSPR)が誘起される。中でも棒状の金ナノ粒子(金ナノロッド; GNR)には、長軸方向に対応した特徴的で強いプラズモン(L-LSPR)が現れる。このL-LSPRは光の照射方向に依存するため、GNRの自在な配向制御の実現は新たな機能を持つ光学デバイスへの応用が期待される。本研究では、外部刺激に応じて柔軟に形を伸縮させる高分子ブラシをテンプレートとして利用し、GNRの動的な配向制御法の確立を目指す。これまで異方性ナノ粒子のテンプレートとして着目されていなかった高分子ブラシを用いることで、ナノ粒子制御に関して新たな知見をもたらすことが期待される。

研究実績の概要

金ナノ粒子は光照射によって局在表面プラズモン共鳴(LSPR)が誘起される。中でも棒状の金ナノ粒子(金ナノロッド; GNR)には、長軸方向に対応した特徴的で強いプラズモン(L-LSPR)が現れる。このL-LSPRは光の照射方向に依存するため、GNRの自在な配向制御の実現は新たな機能を持つ光学デバイスへの応用が期待される。本研究では、外部刺激に応じて柔軟に形を伸縮させる高分子ブラシをテンプレートとして利用し、GNRの動的な配向制御法の確立を目指す。これまで異方性ナノ粒子のテンプレートとして着目されていなかった高分子ブラシを用いることで、ナノ粒子制御に関して新たな知見をもたらすことが期待される。 本期間においては、GNRの配向がポリマーブラシの伸縮に依存して制御できることを発見したことに加え、ポリマーブラシの局所構造に依存してプラズモンカップリング状態が異なる事が判明した。これらの結果は、これまで達成が難しかった、基板上でのナノ粒子の配向制御の新たな指針を示す研究であり、今後さらなるナノ粒子の位置・配向の精密な制御が期待される。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Dynamic Orientation Control of Gold Nanorods in Polymer Brushes by Their Thickness Changes for Plasmon Switching2024

    • 著者名/発表者名
      Sekizawa Yu、Hasegawa Yuka、Mitomo Hideyuki、Toyokawa Chisato、Yonamine Yusuke、Ijiro Kuniharu
    • 雑誌名

      Advanced Materials Interfaces

      巻: 11 号: 11 ページ: 2301066-2301066

    • DOI

      10.1002/admi.202301066

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Self-Assembly of Gold Nanorods into a Highly Ordered Sheet via Electrostatic Interactions with Double-Stranded DNA2022

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Satoshi、Mitomo Hideyuki、Suzuki Shigeaki、Torii Yu、Sekizawa Yu、Yonamine Yusuke、Ijiro Kuniharu
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: - 号: 5 ページ: 529-532

    • DOI

      10.1246/cl.220069

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ポリマーブラシの構造変化を利用した棒状金ナノ粒子の配向制御2023

    • 著者名/発表者名
      関澤 祐侑・三友 秀之・与那嶺 雄介・磯野 拓也・田島 健次・佐藤 敏文・居城 邦治
    • 学会等名
      2023年度北海道高分子若手研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Anionic polymer brushes can change anisotropic nanoparticle’s orientation2023

    • 著者名/発表者名
      Yu Sekizawa, Hideyuki Mitomo, Yusuke Yonamine, Takuya Isono, Kenji Tajima, Toshifumi Satoh, Kuniharu Ijiro
    • 学会等名
      IPC2023 (The 13th SPSJ International Polymer Conference)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Orientational change of gold nanorods with synthetic polymer brush by solvent exchange2023

    • 著者名/発表者名
      Yu Sekizawa, Hideyuki Mitomo, Yusuke Yonamine, Takuya Isono, Kenji Tajima, Hirofumi Satoh, Kuniharu Ijiro
    • 学会等名
      APNFO14 (The 14th Asia-Pacific Conference on Near-field Optics)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アニオン性ポリマーブラシを利用した棒状金ナノ粒子の垂直配列化と配向変化2023

    • 著者名/発表者名
      関澤 祐侑・三友 秀之・与那嶺 雄介・磯野 拓也・田島 健次・佐藤 敏文・居城 邦治
    • 学会等名
      第57回高分子学会北海道支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 高分子ブラシを利用した棒状金ナノ粒子の垂直配列化と配向変化2022

    • 著者名/発表者名
      関澤 祐侑・三友 秀之・与那嶺 雄介・磯野 拓也・田島 健次・佐藤 敏文・居城 邦治
    • 学会等名
      第73回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 合成高分子ブラシの構造変化を利用した金ナノロッドの配向変化2022

    • 著者名/発表者名
      関澤祐侑、三友秀之、与那嶺雄介、磯野拓也、田島健次、佐藤敏文、居城邦治
    • 学会等名
      ナノ学会第20回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] アニオン性ポリマーブラシを利用した棒状金ナノ粒子の配向固定化2022

    • 著者名/発表者名
      関澤 祐侑、三友 秀之、与那嶺 雄介、磯野 拓也、田島 健次、佐藤 敏文、居城 邦治
    • 学会等名
      第56回高分子学会北海道支部研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Reversible orientation changes of a gold nanorod array on a DNA-modified substrate2021

    • 著者名/発表者名
      Yu Sekizawa, Hideyuki Mitomo, Satoshi Nakamura, Yusuke Yonamine, Kuniharu Ijiro
    • 学会等名
      Pacifichem 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ポリマーブラシを鋳型とした金ナノロッドのpH応答型配向変化2021

    • 著者名/発表者名
      関澤祐侑, 三友秀之, 与那嶺雄介, 居城邦治
    • 学会等名
      第7回部局横断シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] DNA高分子ブラシを鋳型とした金ナノロッドの刺激応答型配向変化2021

    • 著者名/発表者名
      関澤祐侑、三友秀之、豊川知怜、与那嶺雄介、居城邦治
    • 学会等名
      第70回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] DNAポリマーブラシを利用した金ナノロッドのpH応答型配向変化2021

    • 著者名/発表者名
      関澤祐侑、三友秀之、中村聡、与那嶺雄介、居城邦治
    • 学会等名
      ナノ学会第19回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-12-25  

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