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

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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。