Construction of colloidal crystals with simple cubic lattice by precisely designed polymer-brush-decorated hybrid particles

通过精确设计的聚合物刷装饰杂化粒子构建简单立方晶格的胶体晶体

基本信息

批准号：
21H02000
负责人：
大野工司
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Osaka Metropolitan University (2022-2023)Osaka Prefecture University (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、我々が独自に開発したポリマーブラシ付与複合微粒子の合成技術を駆使して、単純立方格子型コロイド結晶構築法を開発することである。本年度は、先ず、表面開始リビングラジカル重合によりローダミンおよびNBDにより蛍光標識したシリカ微粒子表面にカチオンおよびアニオンに帯電したポリマーブラシをグラフトすることにより複合微粒子を調製した。この際、グラフトポリマー鎖の分子量、モノマー組成を変えることにより、複合微粒子の構造パラメータを制御した。熱重量分析により高密度グラフト化を確認し、光散乱法および各種顕微鏡により複合微粒子の高い分散性を確認した。また、今年度から荷電ポリマーブラシを異方性粒子にグラフトすることに取り組み、各種のナノシートを表面修飾することに成功した。前年度に荷電ポリマーブラシ付与複合微粒子が、極めて大きな粒子間距離を有するコロイド結晶を形成することを明らかにした。この現象をさらに詳細に検討した結果、コロイド結晶化は、溶媒の誘電率、溶媒の塩濃度、粒子表面の電荷密度に大きく依存することを明らかにした。さらに、誘電率が10程度の極度に脱塩した溶媒中においては、10ミクロン程度の粒子間距離を有するコロイド結晶を作成できることが分かった。カチオンおよびアニオンに帯電した2種類の微粒子を混合することにより、二成分系コロイド結晶を構築する技術をほぼ確立することができた。この結晶化は、溶媒の塩濃度および誘電率に大きく影響されることを明らかにした。

这项研究是使用我们自己独特的合成技术来开发一种简单的立方晶格胶体晶体结构方法，用于聚合物刷辅助复合颗粒。今年，首先，通过将阳离子和阴离子电荷的聚合物刷接种到二氧化硅细颗粒的表面上，通过表面发出的生物自由基聚合将阳离子和阴离子电荷的聚合物刷植入荧光荧光表面。目前，通过改变移植聚合物链的分子量和单体组成来控制复合细颗粒的结构参数。通过热重分析证实了高密度嫁接，并通过光散射和各种显微镜证实复合微粒的高分散性。此外，从本财政年度开始，我们一直在研究将带电的聚合物刷嫁接到各向异性颗粒上，并成功地进行了各种纳米片的表面修饰。上一年揭示了带电的聚合物刷子的复合颗粒形成胶体晶体，粒子间距离极大。更详细地进一步研究了这种现象，并发现胶体结晶高度取决于溶剂的介电常数，溶剂的盐浓度和颗粒表面的电荷密度。此外，已经发现，在介电常数约为10的极其脱盐的溶剂中，可以产生粒子间距离的胶体晶体，约为10微米。通过混合带有阳离子和阴离子的两种类型的细颗粒，几乎可以建立一种用于构建两个组件胶体晶体的技术。据表明，这种结晶受溶剂的盐浓度和介电常数的影响。

项目成果

期刊论文数量（16）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Grafted Nanoparticle Surface Wetting during Phase Separation in Polymer Nanocomposite Films

聚合物纳米复合薄膜相分离过程中接枝纳米颗粒的表面润湿

DOI：
10.1021/acsami.1c09233
发表时间：
2021
期刊：
ACS Applied Materials & Interfaces
影响因子：
9.5
作者：
Maguire, Shawn M.;Boyle, Michael J.;Bilchak, Connor R.;Demaree, John Derek;Keller, Austin W.;Krook, Nadia M.;Ohno, Kohji;Kagan, Cherie R.;Murray, Christopher B.;Rannou, Patrice
通讯作者：
Rannou, Patrice

分子鎖切断型ラジカルの蛍光検出を通した濃厚ポリマーブラシ系でのせん断摩耗進展の解析

通过分子链断裂自由基的荧光检测分析致密聚合物刷系统中的剪切磨损进展

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
小山遼太;大野工司;中野健;辻井敬亘
通讯作者：
辻井敬亘

Surface Enrichment of Polymer-Grafted Nanoparticles in a Miscible Polymer Nanocomposite

可混溶聚合物纳米复合材料中聚合物接枝纳米颗粒的表面富集

DOI：
10.1021/acs.macromol.2c00839
发表时间：
2022
期刊：
Macromolecules
影响因子：
5.5
作者：
Maguire, Shawn M.;Demaree, John Derek;Boyle, Michael J.;Keller, Austin W.;Bilchak, Connor R.;Kagan, Cherie R.;Murray, Christopher B.;Ohno, Kohji;Composto, Russell J.
通讯作者：
Composto, Russell J.

ペンシルベニア大学(米国)

宾夕法尼亚大学（美国）