| 研究課題/領域番号 |
15K13262
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
及川 英俊 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (60134061)
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| 研究分担者 |
小野寺 恒信 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (10533466)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | ナノ材料 / 相分離・結晶化過程 / クラスター・ナノ粒子 / 乳化重合 / ポリスチレン / ペリレン / 有機ナノ結晶 / 蛍光発光 |
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| 研究実績の概要 |
制限微小空間である高分子微粒子に内包する有機分子の相分離過程、析出・結晶化速度を精緻に最適化することで、分子～クラスター～有機ナノ結晶までの分散状態を制御し、特に、有機分子クラスターの物性－構造相関の解明を研究目的とした。昨年度はペリレン－ポリスチレン（PS）系を対象に「重合場相分離・ナノ結晶化法」の基本的な作製プロセスの確立を図った。引き続き、最終年度では、ペリレンの分散状態について、近接場走査型分光顕微鏡（NSOM）を用いて解析するとともに、高分子マトリクスのナノ細孔構造を陽電子消滅法で評価した。ペリレン含有PSおよびポリメチルメタクリレート（PMMA）薄膜系との比較も踏まえて議論を進めた。
１．ペリレン含有PSナノ粒子は、ペリレン分子からの発光スペクトルとペリレンナノ結晶からの自己束縛励起子準位からの発光スペクトルとの中間の波長帯域に微細構造の無い発光スペクトルを与えた。その蛍光寿命は、ペリレンナノ結晶の蛍光寿命約16 nsより大幅に減少し、約8 nsであった。
２．NSOMにより、単一のペリレン含有PSナノ粒子からの発光スペクトルを測定した。その結果、540 ～ 600 nmの帯域で幅広い発光ピークを与えた。高分子マトリクスをPMMAに変えると、この発光ピークはより顕著になった。つまり、高分子種とペリレンとの親和性の違いが分散状態に大きく影響することが明らかとなった。
３．PSおよびPMMAマトリクスのナノ細孔サイズを陽電子消滅法から評価した結果、いずれの場合も約0.3 nm程度で、ペリレンの分散状態との相関はないことが明らかとなった。
４．最終的に、高分子マトリクス中におけるペリレンの相分離・析出過程を精緻に制御して得られる分子状態ともナノ結晶とも異なる「中間分散状態」は、α型あるいはY型に相当するペリレン分子の分散構造であると結論付けた。
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