イオン液体で安定化した高分子ゲルの体積相転移を利用した波長可変レーザー発振

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25288103
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 古海 誓一 東京理科大学, 理学部, 准教授 (30391220)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: イオン液体 / 高分子ゲル / 体積相転移 / コロイド結晶 / レーザー

研究実績の概要

本研究の目的は、イオン液体を含む高分子ゲルで永続的に安定化したコロイド微粒子の3次元規則配列構造体、すなわちコロイド結晶ゲルを作製し、そのフォトニックバンドギャップを高分子ゲルの体積相転移によって変調させ、可逆的な波長可変レーザー発振を実証する。
本研究代表者は、スチレンモノマー、熱重合開始剤、界面活性剤を含むエマルジョン重合によって、単分散性が高く、粒径が200 nm前後のポリスチレン（PSt）微粒子の精密合成に成功している。界面活性剤の濃度をコントロールすることで、PSt微粒子の粒径を約15 nm刻みで合成できる。そこで、昨年度は、PStより低い屈折率を示すシリカ（SiO2）のコロイド微粒子を合成した。Stober法により、粒径が数百nmのシリカ微粒子の合成を行ったところ、粒径が100 nm～300 nmシリカ微粒子を得ることができたが、10%以下のCV値、すなわち分散が低い微粒子を得ることができなかった。今後、粒径が100 nm～200 nmでCV値が10%以下の単分散性シリカ微粒子が得られる合成条件を見つけ出す。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

昨年度、所属機関が変わり、前所属機関から装置の移設作業を行うために時間、労力、費用がかかり、想定していた実験計画を遂行することが困難であった。今年度は研究環境を早急に整備し、昨年度の研究計画を実行できるよう努力する。

今後の研究の推進方策

まずは昨年度、シリカ微粒子の合成を試みたが、分散の度合いに課題があった。早急にCV値が10%以下になるような合成条件を見つけ出す。そのために、Stober法にこだわらず、界面活性剤を用いた逆ミセル法なども試みる。

研究成果

• [雑誌論文] Colloidal crystallization and ionic liquid induced partial beta-phase transformation of poly(vinylidene fluoride) nanoparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Okada, H. Kaneko, K. Kato, S. Furumi, M. Takeguchi and Y. Yamamoto
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 48 ページ: 2570-2575
  • DOI: 10.1021/acs.macromol.5b00337
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enantioselective synthesis, crystal structure, and photophysical properties of a 1,1-bitriphenylene-based sila[7]helicene (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Murayama, Y. Oike, S. Furumi, M. Takeuchi, K. Noguchi and K. Tanaka
  • 雑誌名: Eur. J. Org. Chem. 巻: 2015 ページ: 1409-1414
  • DOI: 10.1002/ejoc.201403565
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enantioselective synthesis and enhanced circularly polarized luminescence of S-shaped double azahelicenes (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nakamura, S. Furumi, M. Takeuchi, T. Shibuya and K, Tanaka
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 136 ページ: 5555-5558
  • DOI: 10.1021/ja500841f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aligned 1-D nanorods of a pi-gelator exhibit molecular orientation and excitation energy transport different from entangled fiber networks (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Sakakibara, P. Chithra, B. Das, T. Mori, M. Akada, J. Labuta, T. Tsuruoka, S. Maji, S. Furumi, L. K. Shrestha, J. P. Hill, S. Acharya, K. Ariga and A. Ajayaghosh
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 136 ページ: 8548-8551
  • DOI: 10.1021/ja504014k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tetramethylbithiophene in pi-conjugated alternating copolymers as an effective structural component for the formation of spherical assemblies (2014)
  • 著者名/発表者名: L. Tong, S. Kushida, J. Kuwabara, T, Kanbara, N. Ishii, A. Saeki, S. Seki, S. Furumi and Y. Yamamoto
  • 雑誌名: Polymer Chemistry 巻: 5 ページ: 3583-3587
  • DOI: 10.1039/c4py00023d
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高分子材料によるアクティブなフォトニック結晶レーザー (2014)
  • 著者名/発表者名: 古海 誓一
  • 雑誌名: セラミックス 巻: 49 ページ: 900-904
  • 査読あり
• [学会発表] 自己組織化による有機・高分子フォトニック結晶の構築とレーザーへの応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 古海 誓一
  • 学会等名: 2014 KIPS若手高分子シンポジウム
  • 発表場所: 京都大学 桂キャンパス
  • 年月日: 2014-12-12 – 2014-12-12
  • 招待講演
• [学会発表] オパールを模倣したナノ周期配列構造によるソフトな高分子レーザー (2014)
  • 著者名/発表者名: 古海 誓一
  • 学会等名: 積水化学 自然に学ぶものづくりフォーラム
  • 発表場所: イイノホール
  • 年月日: 2014-10-16 – 2014-10-16
  • 招待講演
• [学会発表] Active Organic Photonic Crystal Lasers by Self-assembly (2014)
  • 著者名/発表者名: Seiichi Furumi
  • 学会等名: 2014 Tsukuba Nanotechnology Symposium (TNS'14)
  • 発表場所: Univ. Tsukuba
  • 年月日: 2014-07-25 – 2014-07-26
  • 招待講演
• [備考] 所属機関が作成したwebページ
  • URL: http://www.tus.ac.jp/fac_grad/p/index.php?69b1