超高密度グラフト膜を有する金ナノ粒子を用いたナノ構造機能性材料の精密設計

使用金纳米粒子和超致密接枝膜精确设计纳米结构功能材料

基本信息

批准号：
14750695
负责人：
大野工司
金额：
$ 2.56万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

リビングラジカル重合法(LRP法)の開始基およびジスルフィドを有する化合物を合成し、それとクロロ金酸(HAuCl_4)を還元剤(クエン酸Na)存在下で混合することにより平均粒径12nmの粒径分布の狭い金ナノ粒子を調製した。この金ナノ粒子を用い、メタクリル酸メチルの表面開始LRPを行った結果、グラフトポリマーの数平均分子量(M_n)と、遊離開始剤から同時に生成するフリーポリマーのM_nはほぼ等しく、また重合率の増加に伴いM_nは大きくなった。分子量分布指数(M_w/M_n)は1.3以下であり、比較的小さな値を示した。グラフト量を求めるために、高分子・金ナノ粒子複合体の元素分析を行った。その分析値と、金ナノ粒子の比重及び表面積、またグラフトポリマーのM_nから、グラフト密度を算出した。グラフト密度は、重合時間に依らず、約0.4chains/nm^2であった。これらの結果から、重合は規制されて進行し、構造の明確な(鎖長および鎖長分布の制御された)高分子が金ナノ粒子表面へ高密度にグラフトされたことが判明した。Langmuir-Blodgett法により上述した高分子・金ナノ粒子複合体の水面単分子膜を調製し、それをTEM用グリッドまたはマイカ表面に移しとりTEMおよび原子間力顕微鏡観察した。その結果、金ナノ粒子が高分子マトリックス中に規則正しく配列し、粒子間隔はグラフト鎖長の増加に伴い広くなった。グラフト鎖の高密度化と狭い鎖長分布を反映し、系全体の粒子間に高密度グラフト膜特有の圧縮反発力が均等に作用する結果、粒子は秩序構造を形成したと考えられる。

合成具有起始组和二硫化物的化合物（LRP方法），并合成氯龙酸（Haucl_4），并在存在还原剂（柠檬酸钠）的情况下混合，以制备具有狭窄粒度粒度分布12 nm的金纳米颗粒。使用这些金纳米颗粒，进行了表面引起的甲基甲基丙烯酸甲酯的LRP，结果，接枝聚合物的分子量平均分子量（M_N）大约等于自由启动器同时产生的自由聚合物的M_N，并且M_N随着聚合物的增加而增加。分子量分布指数（M_W/M_N）为1.3或更小，并且相对较小。为了确定移植物的量，对聚合物/金纳米颗粒复合材料进行了元素分析。从分析值，金纳米颗粒的比重和表面积和移植聚合物的M_N计算移植密度。无论聚合时间如何，移植物密度约为0.4链/nm^2。这些结果表明，聚合进行了调节的调节，并且将清晰的结构聚合物（受控的链长和链长分布）高密度接枝到金纳米颗粒的表面上。上述聚合物纳米颗粒复合单层是通过Langmuir-Blodgett方法制备的，并将混合物转移到TEM网格或云母表面，并通过TEM和原子力显微镜观察。结果，将金纳米颗粒以正常方式排列在聚合物基质中，并且随着移植链的长度的增加，粒子间距变得更宽。人们认为，由于高密度移植膜在整个系统中均匀作用的高密度嫁接膜反映了高密度移植链的结果，颗粒形成有序结构。