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本研究の目的は、高分子のトポロジー的特性を利用した手法でナノ粒子の一次元配列、およびその集合体を形成し、そこから発現する電気光学作用を光デバイスや反応場に利用する事である。主として申請者の発見した自己組織化現象を利用して鎖状配列構造を作製し、電界増強や信号伝達に適した構造を実験的手法で検討する。
ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の高配向薄膜が形成されたガラス基板を用いてマイクロセルを形成し、各種コロド溶液を流動させてナノ粒子の鎖状配列を形成した。様々な平均粒径の金コロイド溶液から、ナノ粒子配列構造が形成される事を確認した。これまで、ナノ粒子の自発的配列が何故起こるのか不明確だったが、セル内でも構造形成が起こった事から、剪断流動と溶液の濃縮およびPTFE薄膜によるアンカー効果が主要因であると明らかになった。得られた試料について、配列構造の観察を行った。金コロイドから作製した試料では、いずれの平均粒径でも吸収スペクトルのピーク波長が入射偏向の電気ベクトル方向によってシフトしている事から、近接場光学作用が発現していると確認された。フォトレジストを用いた密閉型セルを用いた場合は、配列構造が形成されなかった。これは溶液の濃縮が起こらないため、粒子間の凝集力が不十分だった事が原因と考えられる。
他の手法による金ナノ粒子の配列構造を形成して上記の自己組織化法と比較するため、金ナノ粒子と各種高分子のコンポジット材料を調製した。
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