| 研究課題/領域番号 |
16K05905
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
佃 諭志 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (00451633)
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| 研究分担者 |
篠田 弘造 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (10311549)
杉本 雅樹 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子ビーム科学研究部門, 上席研究員(定常) (90354943)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 高分子ナノワイヤー / イオンビーム / 金属ナノ粒子 / ハイブリッドナノ材料 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、単一粒子の飛跡に沿って高分子ナノワイヤーを形成する手法「単一粒子ナノ加工法」を基盤とし、高分子ナノワイヤーに金属ナノ粒子を融合し、触媒特性などの高分子で発現が困難な機能付与や、高分子と金属ナノ粒子の特性を組み合わせた複合機能性材料創成を目的としている。これまで、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）ナノワイヤーに金ナノ粒子をハイブリッド化する手法、及び高温耐熱性のポリカルボシラン(PCS)ナノワイヤーに触媒ナノ粒子をon-siteで合成する手法を確立してきた。PVPナノワイヤーと金ナノ粒子のハイブリッドナノワイヤーは、金ナノ粒子の局在表面プラズモン共鳴(LSPR)に起因した可視光領域での吸収を示し、ゲルナノワイヤーの膨潤‐収縮体積変化により表面の金ナノ粒子の粒子間距離を変わることで吸収波長が可逆的にシフトすることを見出した。また、温度に応答し膨潤-収縮挙動を示すポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAM))ナノワイヤーと金ナノ粒子のハイブリッド化にも成功している。得られたPNIPAM-Auハイブリッドナノワイヤーは、金ナノ粒子間距離を温度変化に伴うPNIPAMナノワイヤーの膨潤―収縮挙動で制御可能であり、粒子間距離に対応した可逆的なLSPRの吸収波長を制御することに成功している。一方、PCS-Pdナノワイヤーは、Pdナノ粒子をPCSナノワイヤー上でOn-site還元により直接形成することができ、高比表面積を有し、表面に活性面が露出した状態でPdナノ粒子を担持させることを可能とする。そのため、COの酸化触媒として作用し、低温においてもCO2への高い転換効率を示すことを明らかとしている。以上のようにセンサー・アクチュエータに応用可能な外部刺激応答性の光学吸収可変材料と、高効率の触媒繊維材料の創出を達成している。
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