高度にナノ構造を制御した有機-無機ハイブリッド材料の創成

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近年、外部環境(光・熱・電場など)に応答性を示す環境応答性材料が注目されている。外部環境によりハイブリッドの構造・形態・均一性を制御・変換できれば、センサーやレジスト材料、メモリとしての応用が期待できる。本研究では、ドラックデリバリーシステム(DDS)等の生化学の分野で多く用いられているケージド化合物(光保護基)をハイブリッド材料に応用することで、感光性ハイブリッドの合成を行った。第一に、有機高分子と無機物との相互作用部位に、光保護基(ケージ)を導入することによって、光刺激により得られるハイブリッドの分散度を、マイクロレベルからナノレベルまで自在に制御することに成功した。光照射を行わない場合、光保護基は脱離せず、有機-無機成分間で相互作用が形成されないため、得られる複合体はマイクロレベルであった。一方、光照射を行うことで、光保護基が外れ、それにより有機-無機間でイオン間相互作用が働き、ナノレベルで複合化したハイブリッドを得ることができた。さらに光照射を行う時間を変化させることで、ハイブリッド材料の均一性を制御することに成功した。第二に、蛍光活性部位に光保護基を導入することで、蛍光を示さない化合物を無機物中に分散させたハイブリッドの合成を行った。得られた均一透明なハイブリッドにUV照射を行うと、光保護基の脱離に伴う強い蛍光発光が確認された。さらにマスク存在下光照射を行うことにより、光照射部のみ蛍光発光を示す、光レジスト性ハイブリッドの創成にも成功した。