| 研究課題/領域番号 |
16350124
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| 研究機関 | 岐阜大学 |
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研究代表者 |
土田 亮 岐阜大学, 工学部, 教授 (60183076)
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| 研究分担者 |
木村 浩 岐阜大学, 工学部, 助教授 (40313910)
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| キーワード | コロイド結晶 / ゲル / 電気光学効果 / 反射スペクトル / 結晶弾性率 / エネルギー移動 / シリカコロイド / 表面修飾 |
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| 研究概要 |
粒径が100nm付近の単分散コロイド粒子を極性溶媒中で十分に脱塩すると、粒子表面の電気二重層の静電反発とブラウン運動によりコロイド結晶を発現する。電気二重層の厚さは水媒体では最大1μm近くまで大きくなるので、このコロイド結晶の構成粒子間隔はちょうど光の波長オーダーとなる。このコロイド結晶をアセトニトリル中で発現させ、低分子ゲル化剤によりゲル化することでゲル固定化結晶が得られることは初年度に明らかとした。更に、単分散コロイド粒子の分散液を乾燥させると、粒子が自己組織化して乾燥散逸構造を発現する。このときも粒子は規則配列し、粒子同士が接触したタイプのコロイド結晶となっている。粒径が400nm以上のコロイド粒子を用いると、やはり結晶の構成粒子間隔が光の波長オーダーとなり、この場合も光回折、干渉を用いることで光学素子として用いられる可能性を持つ。今年度においては、まず分散液中に発現するコロイド結晶に色素分子を添加し、これよりの発光状況を調査した。この結果、色素蛍光の波長と結晶のブラッグピークを一致させることで蛍光の一部が結晶内に閉じ込められ、この効果は光学セル壁面近くに発現した不均一核形成による結晶面が大きく寄与していることが明らかとなった。更に、分子構造や電荷の異なる様々な色素分子をコロイダルシリカ水分散液に添加し、それらのコロイド粒子への吸着量を調査したところ、静電相互作用と疎水性相互作用のバランスで吸着量が定まることが見出された。また、粒子接触型コロイド結晶の発現過程を系統的に観察したところ、分散媒の蒸発に伴う液対流の大きさがパターン形成に大きく寄与していることが明らかとなった。今後、重力対流の無い微小重力下でも発現パターンの調査を行い、光学素子として利用可能な巨大単結晶的構造の構築も目指す予定である。
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