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2017 年度 実施状況報告書

レーザー光誘起によるハイブリッド薄膜の局所的機能制御

研究課題

研究課題/領域番号 16K05903
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

松川 公洋  京都工芸繊維大学, 未登録, 研究員 (90416321)

研究分担者 中 建介  京都工芸繊維大学, 分子化学系, 教授 (70227718)
渡瀬 星児  地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 電子材料研究部, 研究主任 (60416336)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード有機無機ハイブリッド / 金ナノ粒子 / レーザー描画 / シルセスキオキサン
研究実績の概要

ポリシルセスキオキサン(PSQ)は、ケイ素原子上の有機官能基とシロキサン骨格を併せ持つ有機無機ハイブリッド材料であり、官能基によりさまざまな特性を付与できる。金PSQ中に多彩な官能基を導入できることを活用すれば、その膜中に金属ナノ粒子の形成・固定化ができると考えられる。そこで、我々は金ナノ粒子特有の特性を持つ機能材料の開発を目的として、金(Ⅲ)イオンから金ナノ粒子を形成するのに必要な還元基と安定に金ナノ粒子を存在できる保護基を含んだ3元系PSQを合成し、ハイブリッド薄膜形成と同時に金ナノ粒子を膜中で形成する方法について研究している。ガラス基板上に作製した金ナノ粒子分散PSQ薄膜に、ブルーバイオレッドレーザー(405 nm)を直接描画したところ、ミクロンサイズのドットパターンを形成することができた。レーザー描画で作製したドットの光反射率が約1.5倍と高く、金ナノ粒子から金属金への変換が起こったと推察される。すなわち、PSQ中に固定化された金ナノ粒子がレーザー光を吸収し、高速高効率で熱エネルギーに変換することで、金ナノ粒子の溶融・融合が生じたものと考えられ、金ドットパターンは各種デバイスへの展開が期待される。また、描画装置の設定により、L&Sパターンの形成も可能であった。このパターンの凹凸像を光干渉顕微鏡で測定したところ、100nm以上の深さが観察され、レーザー光によるPSQのアブレーションが起こっていることが示唆された。
チタニアナノ粒子含有ハイブリッド薄膜へのレーザー描画についても検討した。リン酸アクリレートで表面修飾したチタニアハイブリッド薄膜を作製し、レーザー描画により、パターン形成が可能であった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

還元基と安定に金ナノ粒子を存在できる保護基を含んだ3元系PSQの最適構造の見直しを行なっているので、描画実験が遅れている。保護基の化学構造の最適化及び各組成の最適比を検討している。

今後の研究の推進方策

3元系PSQの最適構造について探索する。配位能力に優れたアクリルアミドを含んだトリアルコキシシランの合成を検討し、金ナノ粒子の生成との関連について検討する。レーザー描画により生じた表面の物性変化を、3次元形状測定や光学測定から評価する。また、金ナノ粒子含有シルセスキオキサン薄膜上での細胞培養についても検討する。レーザー描画した部分と未照射部分とで、細胞吸着や細胞培養に差異があるのかを調べる。

次年度使用額が生じた理由

物品費(消耗品)の使用において、残額が生じた。次年度に、同目的で使用する。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 10件) 図書 (1件) 産業財産権 (3件) (うち外国 2件)

  • [雑誌論文] Precipitation of dichloromethane as low-chlorine carbon nanoparticles from water by femtosecond laser pulses2017

    • 著者名/発表者名
      Okamoto Takuya、Miyasaka Erina、Mitamura Koji、Matsukawa Kimihiro、Yatsuhashi Tomoyuki
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry

      巻: 344 ページ: 178~183

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.jphotochem.2017.05.011

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of aurophilic interaction: conformations and electronic structures of one-dimensional supramolecular architectures2017

    • 著者名/発表者名
      Imoto Hiroaki、Nishiyama Shintaro、Yumura Takashi、Watase Seiji、Matsukawa Kimihiro、Naka Kensuke
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 46 ページ: 8077~8082

    • DOI

      10.1039/C7DT01383C

    • 査読あり
  • [学会発表] 機能性ハイブリッド材料の開発と 光学応用への展開2018

    • 著者名/発表者名
      松川公洋
    • 学会等名
      NEXT高分子(関西)高分子学会関西支部
    • 招待講演
  • [学会発表] 有機無機ハイブリッドの創成と 光学材料への展開2018

    • 著者名/発表者名
      松川公洋
    • 学会等名
      第152回ニューガラス研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノ粒子分散ハイブリッドの 屈折率制御薄膜への応用2018

    • 著者名/発表者名
      松川公洋
    • 学会等名
      京都グリーンケミカルネットワーク
    • 招待講演
  • [学会発表] 光架橋透明ハイブリッド薄膜の作製と物性2017

    • 著者名/発表者名
      松川公洋
    • 学会等名
      高分子学会 精密ネットワークポリマー研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 各種ヘテロール骨格をもつ有機無機ハイブリッド薄膜を基 盤とする塗布型 EL デバイスの構築2017

    • 著者名/発表者名
      山下 毅 ・西山寛樹 ・稲木信介・松川公洋・渡瀬星児・冨田育義
    • 学会等名
      第65回高分子学会年次大会
  • [学会発表] ランダム型シルセスキオキサンとマレイミド共重合体の複合 化による耐熱透明材料設計2017

    • 著者名/発表者名
      大幡涼平・岡村晴之・ 松川公洋・松本章一
    • 学会等名
      第65回高分子学会年次大会
  • [学会発表] デュアルサイト型シランカップリング剤のゾル-ゲル 反応による大環状構造を有する可溶性ポリシルセスキオキ サンの合成2017

    • 著者名/発表者名
      前田大輔・松川公洋・日下康成・金子芳郎
    • 学会等名
      第65回高分子学会年次大会
  • [学会発表] 表面開始 ATRP により生長した PMMA 修飾 TiO2 ナ ノ粒子を用いたハイブリッド膜の作製2017

    • 著者名/発表者名
      西島大輔・前田聡志・井戸田直和・松川公洋・菅原 義之
    • 学会等名
      第66回高分子学会討論会
  • [学会発表] 金ナノ粒子分散ポリシルセスキオキサン薄膜の調製と レーザー描画による局所物性変化2017

    • 著者名/発表者名
      松川公洋 ・佐々木 敦・山澤知恵子・御田村紘志・渡瀬星児・井本裕顕・ 中 建介
    • 学会等名
      第66回高分子学会討論会
  • [学会発表] 大環状構造を有する可溶性ポリシルセスキオキサ ンのゾル-ゲル合成と金属イオン捕捉2017

    • 著者名/発表者名
      前田大輔・松川公洋・日下康成・金子芳郎
    • 学会等名
      第66回高分子学会討論会
  • [学会発表] 特異な構造をもつシルセスキオキサンの NMR によ る構造解析2017

    • 著者名/発表者名
      日下康成・浜前奈未・松川公洋・前田大輔・金子芳郎
    • 学会等名
      第66回高分子学会討論会
  • [学会発表] ポリシルセスキオキサンにハイブリッド化したユーロピウム錯 体の増感発光に及ぼす配位子の影響2017

    • 著者名/発表者名
      中村優志・小野凌平・御田村紘志・榎本博行・松川公洋・渡瀬 星児
    • 学会等名
      第66回高分子学会討論会
  • [学会発表] 光硬化技術を用いた機能性ハイブリッド薄膜の創成2017

    • 著者名/発表者名
      松川公洋
    • 学会等名
      第65回 UV/EB研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] ランダム型ポリシルセスキオキサンを用いた機能性有機無機ハイブリッド材料の開発2017

    • 著者名/発表者名
      松川公洋
    • 学会等名
      日本ゾルゲル学会 第15回討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] Optical Properties of Organic-Inorganic Hybrid Thin Films Using Phosphate-modified Titania Nanoparticles2017

    • 著者名/発表者名
      Kimihiro Matsukawa
    • 学会等名
      The 19th International Sol-Gel Conference
  • [学会発表] Recent Development of Photo-curing Organic-inorganic Hybrid Materials2017

    • 著者名/発表者名
      Kimihiro Matsukawa
    • 学会等名
      RadTech Chaina Annual Meeting 2017
    • 招待講演
  • [学会発表] Preparation of Polysilsesquioxane Thin Films dispersing Metal Nanoparticles and Their Applications2017

    • 著者名/発表者名
      Kimihiro Matsukawa
    • 学会等名
      NDSU-KU Joint Symposium on Biotechnology, Nanomaterials and Polymers
    • 招待講演
  • [学会発表] Optical Hybrid Materials Containing Inorganic Nanoparticles2017

    • 著者名/発表者名
      Kimihiro MATSUKAWA, Atsushi SASAKI, Koji MITAMURA, Seiji WATASE, Kensuke NAKA
    • 学会等名
      JSPM International Conference on Powder and Powder Metallurgy
    • 招待講演
  • [学会発表] 光チオールエン反応による 自己修復性有機無機ハイブリッド材料の開発2017

    • 著者名/発表者名
      松川公洋
    • 学会等名
      第153回ラドテック研究会講演会
    • 招待講演
  • [図書] ゾル-ゲルテクノロジーの最新動向2017

    • 著者名/発表者名
      幸塚広光
    • 総ページ数
      416
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      978-4-7813-1258-3
  • [産業財産権] 熱伝導性粒子充填ファイバー2017

    • 発明者名
      吉山和秀、中 建介、松川公洋
    • 権利者名
      関東電化工業、京都工芸繊維大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2017-163218
  • [産業財産権] Metal oxide dispersion, polymerizable composition comprising the metal oxide dispersion, and polymer thereof2016

    • 発明者名
      松川公洋,渡瀬星児,平田 学
    • 権利者名
      大阪産業技術研究所、大八化学工業
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      US9890264B2
    • 外国
  • [産業財産権] Method for producing thin film having high refractive index and high transparency, and thin film produced by the method2016

    • 発明者名
      松川公洋,渡瀬星児,御田村紘志,平田 学
    • 権利者名
      大阪産業技術研究所、大八化学工業
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      US9845394B2
    • 外国

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公開日: 2018-12-17  

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