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金属-誘電体ナノキューブ自己組織配列制御による可視光メタマテリアルの開発

通过控制金属介电纳米立方体的自组织排列开发可见光超材料

基本信息

批准号：
21K14411
负责人：
板坂浩樹
金额：
$ 3万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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

2022年度は金属-誘電体ナノキューブ複合規則配列体の配列構造の集積法の開発を目的として、リガンド交換によるナノ粒子の分散性の制御及び自己組織集積法を用いた複合集積構造の作製を行った。モデル材料としてチタン酸バリウムナノキューブと同程度の粒径(15~20 nm)を持つ市販のAg及びAuナノ粒子を用いて、リガンド交換による非極性溶媒への分散を試みた。エタノール中でのチオール化合物へのリガンド交換により、非極性溶媒であるメシチレンに良好な分散性を持つAg及びAuナノ粒子を得た。また、これら金属ナノ粒子のコロイド溶液を、同じくメシチレンに分散したチタン酸バリウムナノキューブのコロイド溶液と混合し、金属ナノ粒子と誘電体ナノキューブが安定した分散状態を保った混合コロイド分液を得ることに成功した。得られた混合分散液を用いて自己組織集積法により、三次元集積体と二次元集積体を作製した。電子顕微鏡観察の結果、いずれも集積体の形成は確認されたが、金属ナノ粒子と誘電体ナノキューブの均一な配列構造は見られず、それぞれが偏析していることが明らかになった。このことから目的の規則配列構造を得るためにはさらなるリガンドの検討、及び誘電体ナノキューブと同一形状の金属ナノキューブを用いた集積が必要であるという課題が抽出された。また、メタマテリアルの電磁場解析シミュレーションによる構造探索を行う過程で得た着想から、金属ナノ構造を用いた新たなセンシング技術を提案し、学会発表を行った。

In 2022, the purpose of the development of the aggregation method for the coordination structure of the metal-conductor complex regular ligand was to control the dispersion of the particles and to manufacture the composite aggregation structure for the application of the self-organized aggregation method. The dispersion of Ag and Au particles in the same particle size (15~20 nm) and in the same nonpolar solvent was tested. In addition, it is also possible to obtain Ag and Au particles in non-polar solvents. The solution of the metal particles was dispersed in the same way as the solution of the metal particles. The solution of the metal particles was mixed with the solution of the electrolyte. The dispersion of the metal particles was stable. The solution of the metal particles was successfully mixed with the solution of the electrolyte. To obtain mixed dispersion liquid, use the self-organizing aggregation method to prepare three-dimensional aggregates and two-dimensional aggregates. The results of electron microscope observation show that the formation of metal particles and dielectric particles is uniform and the structure of metal particles and dielectric particles is uniform. The object of the invention is to obtain a regular arrangement of metal particles, and to extract them from the medium of the same shape. The electromagnetic field analysis of the metal structure is carried out in the process of research and development, and the new technology of metal structure is proposed.