金属ナノ粒子と高分子によるハイブリッドナノ薄膜の構築

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本申請研究では、高分子材料による光機能性超薄膜を作製し、その光機能性活性化を目指す。光を入力情報とした高分子超薄膜の光機能性活性化を金属ナノ薄膜、金属ナノ粒子表面に発生する表面プラズモンと組み合わせることによりハイブリッド型光機能界面の開発を目的とする。得られた研究結果は以下のようにまとめられる。高分子LB膜による金ナノ粒子の自在集積4-ビニルピリジンとN-ドデシルアクリルアミドの共重合体の高分子超薄膜をラングミュアー・プロジェット法により作製した。この超薄膜を用いて金ナノ粒子の配列制御を試みた。クエン酸を用いた還元法により作製した金ナノ粒子を特別な表面修飾することなしに使用し、この水溶液中にLB法によりピリジン環を有する高分子ナノシートをコートした基板を数時間放置することで金ナノ粒子の固定化を行った。走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、高分子ナノシート表面には金ナノ粒子が一様に分散された単粒子層が形成することが明らかとなった。ポリビニルピリジンを基材にキャストした膜では金属ナノ粒子が凝集してしまい、このような均一な層の形成は困難である。わずか1.8nmの厚さの高分子ナノシートによってはじめて金ナノ粒子の単粒子層の形成が可能になるともいえる。面白いことに金ナノ粒子が吸着することによる被覆率は高分子ナノシート中のVPyの導入率に依存した。しかもいずれの表面においても金ナノ粒子は平面に一様に分散していることが明らかとなった。さらにフォトマスクを介した紫外光照射により高分子ナノシートに微細パターンを転写したところ、金ナノ粒子は未照射部分にのみ選択的に固定化されることが明らかとなった。LB法を用いて金ナノ粒子単粒子層を規則正しく積層できることから三次元的に自在に金ナノ粒子・高分子ナノシートのハイブリッドナノ薄膜の構築が可能である。