Development of orientation control method for metal nanoparticles using photo-induced crawling motion of crystals

开发利用晶体光致爬行运动的金属纳米粒子取向控制方法

• 批准号: 22K14531
• 负责人: 齋藤 滉一郎
• 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: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14531/
• 关键词: アゾベンゼン; 光異性化; 有機結晶; 相転移; 金属ナノ粒子

光誘起結晶移動の機構解明を目指して、ミリ秒スケールの時間分解X線回折によって光照射下での4-メチルアミノアゾベンゼンの結晶構造を調べた。その結果、回折リングに沿って明るい回折スポットが移動する様子が確認された。これは、光誘起結晶移動の過程で微細な単結晶の粒が回転したことを示している。しかし、単色のX線を用いたため、ブラッグの条件を満たす方向に回転する結晶の動きしか観測することができなかった。つまり、回転している結晶があったとしても検出されにくく、どのような動きをしているか解析するにはデータ数が不十分であった。ただし、光誘起結晶移動中の微結晶の回転が明らかになったことは、光によって機械的な運動を示すフォトメカニカル結晶の研究において、時間分解X線回折が非常に有効であることを示しており、学術的に価値が高い。そのため、本成果については光誘起結晶移動によるナノ材料の運搬の結果と合わせて論文発表を行った。光誘起結晶移動による金属ナノ粒子の配向制御に向けて、チオール末端ポリスチレンによる粒子の表面修飾を行った。水中で合成した金ナノロッドをポリスチレンで修飾することで、有機溶媒中にも安定した分散が可能となった。また、ナノ粒子の分散性を調べる過程で、アゾベンゼンの光異性化に伴って分散性を可逆に制御可能な系を見出した。当初の計画にはなかったものの、ナノ粒子の集積状態を制御する上で重要な知見が得られたことから論文発表を行った。

为了阐明光诱导的晶体转移的机制，我们研究了在光照射下通过时间分辨的X射线衍射在毫秒尺度上的光照射下的4-甲基氨基苯苯的晶体结构。结果，可以证实明亮的衍射点沿衍射环移动。这表明在光诱导的晶体运动过程中旋转细小的单晶晶粒。但是，由于使用了单色X射线，因此只能观察到满足布拉格条件的方向的晶体旋转的运动。换句话说，即使存在旋转的晶体，也很难检测到，并且数据数不足以分析它们的移动方式。但是，在光诱导的晶体运动过程中，微晶体旋转的旋转清晰度表明，时间分辨的X射线衍射在研究由于光而表现出机械运动的光学晶体非常有效，从而使其成为有价值的学术价值。因此，这一发现与光诱导的晶体运动引起的纳米材料转运的结果发表了。为了通过光诱导的晶体转移来控制金属纳米颗粒的方向，用硫醇终止的聚苯乙烯进行了颗粒的表面修饰。通过修饰与聚苯乙烯在水中合成的金纳米棒，即使在有机溶剂中也可以稳定分散体。此外，在研究纳米颗粒的分散性的过程中，我们发现了一个系统，在该系统中，可以通过偶氮苯的光异构化可逆地控制分散性。尽管不在原始计划中，但本文之所以发表，是因为它在控制纳米颗粒的积累状态方面获得了重要的知识。

项目成果

Visible‐Light‐Induced Reversible Self‐Assembly of Gold Nanorattles Using Anionic ortho‐Fluoroazobenzene

使用阴离子邻氟偶氮苯可见光诱导金纳米摇铃的可逆自组装

• DOI: 10.1002/ppsc.202200123
• 发表时间: 2022
• 期刊: Particle & Particle Systems Characterization
• 影响因子: 2.7
• 作者: Saito Koichiro;McGehee Keegan;Norikane Yasuo
• 通讯作者: Norikane Yasuo

光誘起結晶移動に基づく材料運搬および 移動機構の考察

基于光诱导晶体运动的物质传输和传输机制的思考

• 发表时间: 2022
• 作者: 斎藤 滉一郎;一柳 光平;野澤 俊介;春木 理恵;金澤 知器;ファン ドンシャオ;則包 恭央
• 通讯作者: 則包 恭央

Transportation of Nano/Microparticles via Photoinduced Crawling of Azobenzene Crystals

• DOI: 10.1002/admi.202202525
• 发表时间: 2023-04
• 期刊: Advanced Materials Interfaces
• 影响因子: 5.4
• 作者: Koichiro Saito;K. Ichiyanagi;S. Nozawa;R. Haruki;Dongxiao Fan;Tomoki Kanazawa;Y. Norikane

可視光照射による可逆的な金ナノキューブの分散制御

可见光照射对金纳米立方体的可逆色散控制

• 发表时间: 2023
• 作者: 斎藤 滉一郎;Keegan McGehee;則包 恭央
• 通讯作者: 則包 恭央