2015 Fiscal Year Annual Research Report
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
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25288103
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
古海 誓一 東京理科大学, 理学部, 准教授 (30391220)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 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 / コロイド微粒子 / ポリスチレン / シリカ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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ことである。
本申請者は、スチレンモノマー、熱重合開始剤、界面活性剤を用いたエマルジョン重合によって、変動係数（CV値）が低く、粒径が200 nm前後の単分散性ポリスチレン（PSt）微粒子の合成に成功している。そこで、昨年度は、Stober法によってPStよりも低い屈折率を示すシリカのコロイド微粒子の合成を行った。シリカ微粒子の合成において、反応前に前駆体のエタノール溶液を一定時間以上、撹拌することで、シリカ微粒子の粒径のCV値は大幅に低くなることを見出した。たとえば、60 ℃で合成すると、シリカ粒子は比較的真球状を形成しており、粒径は200 nm前後であった。合成温度を高くすると、ほぼ比例して粒径は小さくなった。その後、シリカ微粒子のエタノール分散液を調製し、垂直移流集積法でガラス基板上にコロイド結晶膜を作製した。粒径が200 nm、250 nm、280 nmのシリカ微粒子を用いてコロイド結晶膜を作製すると、反射色はそれぞれ青色、緑色、赤色を呈しており、可視波長領域にコロイド結晶のフォトニックバンドギャップが発現した。それぞれの反射スペクトルを測定すると、430 nm、540 nm、600 nm付近に反射ピークが現れたので、シリカ微粒子の屈折率、粒径、充填率などのパラメーターを用いてスカラー波展開法で理論的な反射スペクトルを計算すると、実測した反射スペクトルとほぼ一致していることを確認できた。さらに、垂直移流集積法でコロイド結晶膜を作製する際、エタノール分散液に水を加えると、コロイド結晶膜の中の光散乱を低減し、均質性を向上できることも見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本申請者は一昨年度、東京理科大学に異動したが、実験室の改修工事や前所属機関にある装置の移設作業などに使う時間、労力、費用が想定外にかかり、本申請をした当初の実験計画に狂いが生じた。今後、何とか挽回できるよう学生とともに研究を推進して行く予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
弾性高分子（エラストマー）で微粒子周囲を固定化したソフトなコロイド結晶膜を作製し、機械的応力よる波長可変レーザー発振を実証する。予備実験で、ソフトなコロイド結晶膜の作製に成功しているので、引き続き研究を推進させる。
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