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

• 研究課題/領域番号: 25288103
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 高分子・繊維材料
• 研究機関: 東京理科大学 (2014-2016); 独立行政法人物質・材料研究機構 (2013)
• 研究代表者: 古海 誓一 東京理科大学, 理学部, 准教授 (30391220)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円); 2016年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2015年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2014年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2013年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 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 / 半導体ナノ結晶 / 発光 / コロイド微粒子 / ナノ結晶 / ポリスチレン / シリカ

研究成果の概要

本研究では、Cdなど有毒元素を含まず、かつ高い発光量子収率を示す発光性ナノ材料を用いて、高分子ハイドロゲルの体積相転移現象を利用した波長可変レーザー発振を行った。この目的を達成するために、親水性かつ発光性の半導体ナノ結晶を含む温度応答性高分子ハイドロゲルで安定化したコロイド結晶膜を調整し、光励起によってレーザー発振を試みた。温度による高分子ハイドロゲルの体積相転移により、フォトニックバンドギャップであるブラッグ反射の波長がシフトし、それに伴ってレーザー発振のピーク波長もチューニングすることができた。今後、高分子ゲルの溶媒を水からイオン液体に置換し、高い安定性を有したレーザーデバイスへ応用する。

研究成果

• [雑誌論文] ヒドロキシプロピルセルロース混合エステルのコレステリック液晶特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Ishizaki, S. Uenuma and S. Furumi
  • 雑誌名: 高分子論文集 巻: 72 号: 12 ページ: 737-745
  • DOI: 10.1295/koron.2015-0029
  • NAID: 130005115701
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Colloidal crystallization and ionic liquid induced partial beta-phase transformation of poly(vinylidene fluoride) nanoparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: Daichi Okada, Hideki Kaneko, Katsuhiro Kato, Seiichi Furumi, Masaki Takeguchi, Yohei Yamamoto
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 48 ページ: 2570-2575
  • DOI: 10.1021/acs.macromol.5b00337
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enantioselective synthesis, crystal structure, and photophysical properties of a 1,1-bitriphenylene-based sila[7]helicene (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Murayama, Y. Oike, S. Furumi, M. Takeuchi, K. Noguchi, K. Tanaka
  • 雑誌名: Eur. J. Org. Chem. 巻: 2015 ページ: 1409-1414
  • DOI: 10.1002/ejoc.201403565
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 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)
  • 著者名/発表者名: 古海 誓一
  • 雑誌名: NEWTON 巻: 35 ページ: 4-4
• [雑誌論文] 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)
  • 著者名/発表者名: 古海 誓一
  • 雑誌名: 液晶 巻: 19 ページ: 168-170
  • NAID: 40020551070
• [雑誌論文] Enantioselective synthesis and enhanced circularly polarized luminescence of S-shaped double azahelicenes (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nakamura, S. Furumi, M. Takeuchi, T. Shibuya, K. Tanaka
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 136 ページ: 5555-5558
  • DOI: 10.1021/ja500841f
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Aligned 1-D nanorods of a pi-gelator exhibit molecular orientation and excitation energy transport different from entangled fiber networks (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Sakakibara, P. Chithra, B. Das, T. Mori, M. Akada, J. Labuta, T. Tsuruoka, S. Maji, S. Furumi, L.K. Shrestha, J.P. Hill, Somobrata Acharya, K. Ariga, A. Ajayaghosh
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 136 ページ: 8548-8551
  • DOI: 10.1021/ja504014k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tetramethylbithiophene in π-Conjugated Alternating Copolymers as Effective Structural Component for the Formation of Spherical Assemblies (2014)
  • 著者名/発表者名: L. Tong, S. Kushida, J. Kuwabara, T. Kanbara, N. Ishii, A. Saeki, S. Seki, S. Furumi, and Y. Yamamoto
  • 雑誌名: Polymer Chemistry 巻: 5 ページ: 3583-3587
  • DOI: 10.1039/c4py00023d
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高分子材料によるアクティブなフォトニック結晶レーザー (2014)
  • 著者名/発表者名: 古海 誓一
  • 雑誌名: セラミックス 巻: 49 ページ: 900-904
  • 査読あり
• [雑誌論文] Active lasing from organic colloidal photonic crystals (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Furumi
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry C 巻: 1 ページ: 6003-6012
  • DOI: 10.1039/c3tc30704b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-assembled organic and polymer photonic crystals for laser applications (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Furumi
  • 雑誌名: Polymer Journal 巻: 45 ページ: 579-593
  • DOI: 10.1038/pj.2012.181
  • NAID: 10031174553
  • 査読あり
• [学会発表] MnドープZnS半導体ナノ結晶の発光特性の向上 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井戸 里美・大西 耀・青井 遼・酒井 瞭・古海 誓一
  • 学会等名: ナノ学会・第15回大会
  • 発表場所: 北海道立道民活動センター かでる2・7（北海道札幌市）
  • 年月日: 2017-05-10
• [学会発表] AgInS2半導体ナノ結晶の合成における反応時間が光学特性に与える影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大西 耀・井戸 里美・青井 遼・酒井 瞭・古海 誓一
  • 学会等名: ナノ学会・第15回大会
  • 発表場所: 北海道立道民活動センター かでる2・7（北海道札幌市）
  • 年月日: 2017-05-10
• [学会発表] セルロースによるコレステリック液晶と応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 古海 誓一
  • 学会等名: 高分子学会 高分子同友会
  • 発表場所: 高分子学会事務局（東京都中央区）
  • 招待講演
• [学会発表] ボトムアップによるソフトなフォトニックデバイス (2017)
  • 著者名/発表者名: 古海 誓一
  • 学会等名: 理窓会 理窓光学会・第70回講演会
  • 発表場所: 理窓会会議室（東京都新宿区）
  • 招待講演
• [学会発表] ゴム弾性を有するセルロース誘導体の圧力センシングへの応用2 (2017)
  • 著者名/発表者名: 古海 誓一・鈴木 花菜・木下 大樹・鈴木 達也・石田 豪・石﨑 拓郎
  • 学会等名: 日本ゴム協会・2017年年次大会
  • 発表場所: 名古屋市中小企業振興会館（愛知県名古屋市）
• [学会発表] 二つの発光バンドを持つマンガンドープAgInS2/ZnSコアシェル型ナノ結晶／Mn-Doped AgInS2/ZnS Core/Shell Nanocrystals with Dual Photoluminescence (2016)
  • 著者名/発表者名: 酒井 瞭・大西 耀・井戸 里美・青井 遼・本田 智士・古海 誓一
  • 学会等名: 日本MRS・第25回 日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜市開港記念会館他（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-12-19
• [学会発表] Cholesteric Liquid Crystals of Alkane Diol Derivatives for Glassy Solid-State Films (2016)
  • 著者名/発表者名: Daiki Kinoshita, Takuro Ishizaki, Seiichi Furumi
  • 学会等名: 2nd International Conference on Photoalignment and Photopatterning in Soft Materials
  • 発表場所: Toyoda Auditorium, Nagoya University（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-11-24
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Cellulose Liquid Crystals for Solid-State Films with Reflection Colors (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuro Ishizaki, Kana Suzuki, Daiki Kinoshita, Seiichi Furumi
  • 学会等名: 2nd International Conference on Photoalignment and Photopatterning in Soft Materials
  • 発表場所: Toyoda Auditorium, Nagoya University（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-11-24
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Crosslinkable Cellulose Derivatives for Cholesteric Liquid Crystal Color Films (2016)
  • 著者名/発表者名: Kana Suzuki, Takuro Ishizaki, Go Ishida, Seiichi Furumi
  • 学会等名: 2nd International Conference on Photoalignment and Photopatterning in Soft Materials
  • 発表場所: Toyoda Auditorium, Nagoya University（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-11-24
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] 桂皮酸の光二量化反応を利用したセルロース液晶の固定化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石崎 拓郎・鈴木 花菜・古海 誓一
  • 学会等名: 高分子学会・第25回ポリマー材料フォーラム
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-11-10
• [学会発表] 架橋性セルロース誘導体によるカラーフイルムへの応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 花菜・石崎 拓郎・石田 豪・古海 誓一
  • 学会等名: 高分子学会・第25回ポリマー材料フォーラム
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-11-10
• [学会発表] ジオールの化学修飾によるコレステリック液晶の発現と固定化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 木下 大樹・石﨑 拓郎・古海 誓一
  • 学会等名: 2016年日本液晶学会討論会
  • 発表場所: 大阪工業大学 大宮キャンパス（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2016-09-05
• [学会発表] 複数の官能基を修飾したセルロース誘導体のコレステリック液晶特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石田 豪・石﨑 拓郎・古海 誓一
  • 学会等名: セルロース学会・第23回 年次大会
  • 発表場所: つくばカピオ（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2016-07-14
• [学会発表] セルロース誘導体によるフルカラーイメージング (2016)
  • 著者名/発表者名: 古海 誓一・鈴木 花菜・木下 大樹・石田 豪・石﨑 拓郎
  • 学会等名: 液晶化学研究会・第20回シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学 山上会館（東京都文京区）
  • 年月日: 2016-07-04
• [学会発表] MnドープしたZnS 半導体ナノ結晶の合成と発光特性の制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 井戸 里美・本田 智士・保坂 眞・大西 耀・青井 遼・古海 誓一
  • 学会等名: ナノ学会・第14回大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場（福岡県北九州市）
  • 年月日: 2016-06-14
• [学会発表] CuInS2/ZnS 半導体ナノ結晶の合成における発光波長の制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 青井 遼・本田 智士・保坂 眞・大西 耀・井戸 里美・古海 誓一
  • 学会等名: ナノ学会・第14回大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場（福岡県北九州市）
  • 年月日: 2016-06-14
• [学会発表] InP/ZnSナノ結晶の合成及び前駆体濃度の効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 保坂 眞・本田 智士・大西 耀・青井 遼・井戸 里美・古海 誓一
  • 学会等名: ナノ学会・第14回大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場（福岡県北九州市）
  • 年月日: 2016-06-14
• [学会発表] 高い発光特性を持つAgInS2半導体ナノ結晶の合成と評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大西 耀・本田 智士・保坂 眞・井戸 里美・青井 遼・古海 誓一
  • 学会等名: ナノ学会・第14回大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場（福岡県北九州市）
  • 年月日: 2016-06-14
• [学会発表] ソフトコロイド結晶膜の作製と色素増感太陽電池への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石原 唯美・大西 耀・武隈 侑也・永田 衞男・澤田 勉・古海 誓一
  • 学会等名: 繊維学会・平成28年度 年次大会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • 年月日: 2016-06-08
• [学会発表] 架橋性セルロース誘導体によるコレステリック液晶の固定化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 花菜・石崎 拓郎・古海 誓一
  • 学会等名: 高分子学会・第65回 年次大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（神戸市中央区）
  • 年月日: 2016-05-25
• [学会発表] セルロース誘導体を用いたリオトロピックなコレステリック液晶の光固定化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石崎 拓郎・鈴木 花菜・古海 誓一
  • 学会等名: 高分子学会・第65回年次大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（神戸市中央区）
  • 年月日: 2016-05-25
• [学会発表] 水酸基を有する高分子のゴム弾性の向上とコロイド結晶への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本 諒・石﨑 拓郎・石原 唯美・澤田 勉・川中 智司・内田 文生・古海 誓一
  • 学会等名: 日本ゴム協会・2016年 年次大会
  • 発表場所: 大宮ソニックシティ（埼玉県さいたま市）
  • 年月日: 2016-05-19
• [学会発表] ソフトな有機・高分子フォトニック結晶レーザー (2016)
  • 著者名/発表者名: 古海 誓一
  • 学会等名: 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）」
  • 発表場所: 九州大学 伊都キャンパス
  • 年月日: 2016-03-15
  • 招待講演
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 古海 誓一
  • 学会等名: 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
  • 発表場所: メルパルクNAGOYA
  • 年月日: 2016-03-10
  • 招待講演
• [学会発表] セルロース液晶エラストマーによる応力センシング (2016)
  • 著者名/発表者名: 古海 誓一
  • 学会等名: 科学技術振興機構(JST)・東京理科大学 新技術説明会
  • 発表場所: 科学技術振興機構(JST)（東京都千代田区）
  • 招待講演
• [学会発表] 高分子の自己組織化を利用したソフトなフォトニックデバイス (2016)
  • 著者名/発表者名: 古海 誓一
  • 学会等名: 京都大学 化学研究所 高分子材料設計化学研究領域 講演会
  • 発表場所: 京都大学 宇治キャンパス（京都府宇治市）
  • 招待講演
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 古海 誓一
  • 学会等名: 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
  • 発表場所: 北海道大学 電子科学研究所
  • 年月日: 2015-12-14
  • 招待講演
• [学会発表] 発光性CuInS2/ZnSナノ結晶の合成と評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 本田 智士・保坂 眞・青井 遼・大西 耀・古海 誓一
  • 学会等名: 日本MRS・第25回 日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜市開港記念会館
  • 年月日: 2015-12-08
• [学会発表] コロイドフォトニック結晶のレーザーへの応用展開 (2015)
  • 著者名/発表者名: 古海 誓一
  • 学会等名: 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
  • 発表場所: 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）
  • 年月日: 2015-10-28
  • 招待講演
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 山本 諒・大野 工司・古海 誓一
  • 学会等名: 日本化学会・第66回 コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 鹿児島大学 郡元キャンパス
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 石崎 拓郎・古海 誓一
  • 学会等名: 日本液晶学会・2015年 日本液晶学会討論会
  • 発表場所: 東京工業大学 すずかけ台キャンパス
  • 年月日: 2015-09-07
• [学会発表] セルロース誘導体によるコレステリック液晶の発現 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石﨑 拓郎・上沼 駿太郎・古海 誓一
  • 学会等名: 高分子学会・第64回 年次大会
  • 発表場所: 札幌市・札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2015-05-27
• [学会発表] 自己組織化による有機・高分子フォトニック結晶の構築とレーザーへの応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 古海 誓一
  • 学会等名: 2014 KIPS若手高分子シンポジウム
  • 発表場所: 京都大学 桂キャンパス
  • 年月日: 2014-12-12
  • 招待講演
• [学会発表] オパールを模倣したナノ周期配列構造によるソフトな高分子レーザー (2014)
  • 著者名/発表者名: 古海 誓一
  • 学会等名: 積水化学 自然に学ぶものづくりフォーラム
  • 発表場所: イイノホール
  • 年月日: 2014-10-16
  • 招待講演
• [学会発表] Active Organic Photonic Crystal Lasers by Self-assembly (2014)
  • 著者名/発表者名: Seiichi Furumi
  • 学会等名: 2014 Tsukuba Nanotechnology Symposium (TNS'14)
  • 発表場所: Univ. Tsukuba
  • 年月日: 2014-07-25 – 2014-07-26
  • 招待講演
• [図書] Micro- and Nanophotonic Technologies (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Furumi, H. Fudouzi and T. Sawada
  • 総ページ数: 556
  • 出版者: WILEY-VCH
• [図書] 理工系の基礎 教養化学 (2016)
  • 著者名/発表者名: 古海 誓一
  • 総ページ数: 254
  • 出版者: 丸善出版
• [図書] Organic and Hybrid Photonic Crystals (2015)
  • 著者名/発表者名: Seiichi Furumi
  • 出版者: Springer
• [図書] 技術シーズを活用した研究開発テーマの発掘 (2013)
  • 著者名/発表者名: (1) 澤田 勉, 不動寺 浩, 古海 誓一, 迫田 和彰
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 技術情報協会
• [備考] 古海研究室ホームページ
  • URL: http://www.rs.tus.ac.jp/furumi/
• [備考] 大学公式ホームページ
  • URL: http://www.tus.ac.jp/fac_grad/p/index.php?69b1
• [備考] webページ
  • URL: http://www.tus.ac.jp/fac_grad/p/index.php?69b1
• [備考] 所属機関が作成したwebページ
  • URL: http://www.tus.ac.jp/fac_grad/p/index.php?69b1
• [産業財産権] 液晶材料、液晶フィルム及びその製造方法、センサー、並びに光学素子 (2016)
  • 発明者名: 古海 誓一・鈴木 花菜・石﨑 拓郎
  • 権利者名: 東京理科大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-09-23
  • 出願年: 2016