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本研究の目的は、イオン液体を含む高分子ゲルで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変調させ、可逆的な波長可変レーザー発振を実証することである。
今年度は、N-イソプロピルアクリルアミド（NIPA）を含む共重合高分子のハイドロゲルで微粒子の周囲を固定化した温度応答性コロイド結晶ゲル膜を作製した。水中ではNIPA由来のLCST型体積相転移現象が起こり、コロイド結晶由来の反射バンドが昇温に伴って短波長側にシフトした。ついで、溶媒を水からイオン液体に置換すると、ある種のイオン液体では高分子ゲルは膨潤することができ、しかも、水中と同様に温度によってLCST型体積相転移現象が起こり、コロイド結晶の反射特性が変化した。また、化学構造が異なるイオン液体を用いるとUCST型体積相転移現象が起こった。現在、この原因を解明すべく鋭意研究を行っている。最終的に、イオン液体で永続的に安定化したコロイド結晶ゲル膜を用い、温度による波長可変レーザー発振を試みる。
さらなる研究展開として、Cdなどを含まない低環境負荷、かつ高い発光量子収率を示す半導体ナノ結晶を液相で精密合成を行った。前駆体として酢酸銀と酢酸インジウム、さらに1-ドデカンチオールなどの有機配位子とともに有機溶媒に溶かした後、窒素雰囲気下で200 °Cで加熱還流してAgInS2(AIS)のナノ結晶を合成した。AgとInの前駆体比が1:6で合成したAISナノ結晶溶液に紫外線を照射すると、目視できる程輝度が高い橙色の発光を観察することができ、絶対発光(PL)量子収率を測定すると56%にも達していた。PL寿命測定から、ドナーアクセプター対発光に起因するものと推察した。透過型電子顕微鏡による観察で、AISナノ結晶の粒径は2.3 nm前後であり、さらに粉末X線回折測定を行うと、正方晶AISバルクの3強線と一致したプロファイルを示した。
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