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シリコンナノ構造を駆使した光トラッピングに基づく化学反応制御の開拓

利用硅纳米结构开发基于光捕获的化学反应控制

基本信息

批准号：
20J23762
负责人：
永井達也
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Osaka Metropolitan University (2022)Osaka City University (2020-2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

①PVMEを用いた内部極性可変の高分子ドロップレットの形成光圧で形成できる単一の高分子ドロップレットは、内部の環境(極性環境、粘度など)を光圧で簡単に制御できる可能性があるが、これまで実現されていなかった。本研究ではこれまでのレーザー誘起高分子ドロップレットの対象であるPoly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM)に代わり、Poly(Vinylmetheylether) (PVME)を用いることで内部の極性環境を光圧で制御可能なドロップレットの形成に成功した。②レーザー誘起PVMEドロップレットを反応場とした励起エネルギー移動の光圧制御励起エネルギー移動 (FRET)は一般的に、ドナーとアクセプターの組み合わせ、濃度、溶媒種を決めるとその効率は一義的に決まる。本研究で見出したレーザー誘起PVMEドロップレットを"場"として利用することでFRET効率をレーザー出力を増減するだけで、15 %から75 %と広範囲で可逆的に制御することに成功した。励起エネルギー移動は、光化学反応の素過程であり、光圧により化学反応を促進・抑制を可逆的に制御できる新規反応場を提供できる。③単結晶Siナノ構造を利用した光ピンセットによる内部極性可変の高分子ドロップレットの形成これまで光圧を用いて形成したPNIPAMドロップレットの内部の環境はレーザー出力や高分子の濃度に依らず一定であった。本研究では、単結晶Siのナノ構造による増強光圧を利用して形成したPNIAPMドロップレットでレーザー出力により内部の極性環境を制御できることを見出した。本手法を用いれば、高分子の構造に依存せず内部環境を制御可能な単一ドロップレットを形成することができる。高分子に反応活性部位を修飾するなど、ドロップレット反応場の性質を拡張することができると考えている。

(1) PVME can be used in the formation of light pressure of polymer with variable internal polarity, and the possibility of simple control of light pressure of internal environment (polar environment, viscosity) can be realized. In this study, Poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) and Poly(Vinylmethylether) (PVME) were successfully used to control the formation of polymer molecules under light pressure in the internal polar environment. 2. The light pressure control of PVME induced by the reaction field and the excitation of PVME induced by the reaction field (FRET) is different from that of general PVME induced by the reaction field and the excitation of PVME. This study found that the use of FRET to induce PVME to increase its output was successful by 15% to 75%. Excitation, movement, photochemical reaction, chemical reaction, promotion, inhibition, reversible control, new reaction field 3. The structure of single crystal Si can be used for the formation of polymer with variable internal polarity, the formation of PNIPAM with variable internal environment and the concentration of polymer. In this study, we found that the high pressure of silicon crystal structure can be used to control the internal polar environment. This method is based on the structure of the polymer and the internal environment. A study on the modification of reactive sites in polymers and the properties of reactive fields

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

光ピンセットで形成した単一高分子液滴の応用：蛍光分子濃縮によるFRET制御

光镊形成的单聚合物液滴的应用：通过荧光分子浓度控制FRET

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
永井達也;柚山健一;坪井泰之
通讯作者：
坪井泰之

Optical Trapping of Nanocrystals at Oil/Water Interfaces: Implications for Photocatalysis

DOI：
10.1021/acsanm.1c02335
发表时间：
2021-10
期刊：
ACS Applied Nano Materials
影响因子：
5.9
作者：
Yasuyuki Tsuboi;S. Naka;D. Yamanishi;T. Nagai;K. Yuyama;T. Shoji;B. Ohtani;Mamoru Tamura;T. Iida;T. Kameyama;T. Torimoto
通讯作者：
Yasuyuki Tsuboi;S. Naka;D. Yamanishi;T. Nagai;K. Yuyama;T. Shoji;B. Ohtani;Mamoru Tamura;T. Iida;T. Kameyama;T. Torimoto

Wavelength-Sensitive Optical Tweezers Using Black-Si Nanospikes for Controlling the Internal Polarity of a Polymer Droplet