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

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。

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。