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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02000/
• 关键词: 高分子合成; 高分子構造・物性; ナノ材料; 表面・界面物性; 自己組織化

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。

In this research, I have independently developed a synthesis technology for composite microparticles based on the original material. Techniques such as して and pure cubic lattice type コロイド crystal construction method を开発することである. This year, first of all, the surface of the surface begins to overlap the によりローダミンおよびNBD により荍光码したシリカ particles Subsurface surface Rakuten composite micro-particles are prepared.この记, グラフトポリマーlockの molecular weight, モノマー composition を変えることにより, composite microparticle structure パラメータをcontrol した. Thermogravimetric analysis has confirmed the high-density sterilization, and the optical scattering method has confirmed the high dispersion of various micromirrors and composite microparticles.また、This year's charged ポリマーブラシをanisotropic particle にグラフトすることに取り组み、Various のナノシートをsurface modification することに成した. In the previous year, the charged ポリマーブラシ was given to composite microparticles, and the distance between the extremely large きな particles was するコロイド crystallization to form することを明らかにした. Detailed results of the このphenomenon をさらにに検した, コロイドcrystallizationは, solvent のelectrical conductivity, The concentration of the solvent and the charge density on the particle surface depend on each other.さらに、Dictivity が10 degree of extreme に出婩したsolvent medium においては、10ミクThe distance between the particles of the ロン degree is determined by the crystallization of the particles.カチオンおよびアニオンに帯电した2 types of fine particles をmixed することにより, two-component system コロイド crystallization construction technology をほぼestablishment することができた. The degree of crystallization and the concentration of the solvent and the dielectric constant have a great influence on the crystallization and the electrostatic properties.

项目成果

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

• 发表时间: 2022
• 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

ペンシルベニア大学(米国)

宾夕法尼亚大学（美国）

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/ミシガン州立大学(米国)

宾夕法尼亚大学/密歇根州立大学（美国）