2016 Fiscal Year Research-status Report
有機単分子膜の表面構造を鋳型としたVGSケミストリーの創成
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15K05469
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
飯村 兼一 宇都宮大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10272220)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 超薄膜 / 表面・界面物性 / 自己組織化 / 表面ゾルゲル反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミクロ相分離単分子膜で表面修飾された表面水酸基を有する固体基板表面に、アミノ基などの水素結合能を有する極性官能基を疎水鎖末端に持つ有機アルコキシシランにより形成される垂直成長構造体（Vertically Grown Structure: VGS）の分布制御法や高品質化・高効率化などに関する基礎的研究、およびVGS表面構造を利用したナノポアフィルターや細胞培養足場への応用研究を継続したとともに、有機太陽電池表面や金属ナノギャップ構造の構築に向けた研究を実施した。
形態的特徴が異なるミクロ相分離単分子膜やそれを二次元鋳型としたVGSに対する構造解析、および異なる膜成分の組み合わせなどによる構造制御法の開発を進めた。その過程で、シリカ微粒子を用いる方法によりVGS内部にホールが形成される新現象を見出し、この現象を利用した新たな構造制御法の開発に向けた実験にも着手した。また、VGS作製用の反応セルの改良などにより、反応液中で形成される粒子状凝集物の表面吸着が少ない、より高品位なVGSを作製できるようになった。
ナノポアフィルターの作製実験では、高分子溶液の溶媒蒸発やモノマーの界面重合を利用した研究に取り組んだ。また細胞培養足場への応用研究では、VGSの表面修飾基による影響を検討した。その一環として、生体適合性の高い高分子材料のVGS表面への固定化についても検討を進めた。金属ナノギャップ構造に関する研究では、目的とする表面領域に位置選択的に吸着させた金ナノ粒子を核とした無電解めっき法による構造体の構築法を目指した研究を推進した。また、吸着した金ナノ粒子のプラズモン電場増強効果の距離依存性についても検証した。有機太陽電池への応用研究としては、有機色素・半導体分子を用いた薄膜作製と膜構造や光電気化学特性のキャラクタリゼーション、ならびに無機半導体化合物の表面析出法などについて検討を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
鋳型となる単分子膜面内構造とそれに基づき作製されたVGSに対する構造解析、およびそれらの知見に基づくVGS表面構造の制御法の開発・確立が進められた。特に、VGS面内に付加的にホール構造が形成される現象が見いだされ、また反応セルの改良などによる高品質なVGSの作製が達成された。一方、ナノポアフィルターへの応用研究では、種々の材料と手法による作製が試みられた。また、細胞培養足場への応用研究では、表面官能基の違いによる細胞の接着性や形態の変化などに関する知見が収集され、改善に向けた検討が進められた。金属ナノギャップ構造に関しては、構造体の構築とプラズモン電場効果の実証の双方からの研究が進行した。有機太陽電池への応用研究では、VGSを利用した光導電性表面構築のための基盤となる研究が進められた。
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| Strategy for Future Research Activity |
VGSの形態や空間分布、内部構造の制御法の開発と確立、および作製されたVGS表面の応用を目指した研究を継続する。後者においては、VGSの分布・構造制御や表面修飾・充填材料の化学種の最適化などによる機能向上を目指す。特に、有機太陽電池への応用研究においては、必要に応じて、熱処理による半導体層の緻密化や電極との密着性向上処理などを行い、構造の安定化や光電変換効率の向上をはかる。金属ナノギャップ構造については、金ナノ粒子の位置選択的な吸着と無電解めっき法による金析出を利用した方法を中心に検討を進める。
以上により、VGS構造の制御法と応用性、発展性を示し、自己組織化による新規な表面ナノ構造体の形成技術としての基盤を確立する。
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