コロイドナノ粒子の基板上吸着による自己組織化構造制御とブラウン動力学

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シングルナノ粒子が規則配列した集合体を形成することができれば,電子部品,触媒,センサーなどの分野において革新的な進歩が期待される。従って,従ってその集団構造の制御,さらには秩序構造化が主要な課題となる。シングルナノ粒子は一般に凝集しやすいため,基板上に規則構造を形成するためには,粒子間相互作用の制御が重要となるが,本研究では,ナノ粒子生成場および保護層として働くデンドリマーに着目する。本法を用いれば,ナノ粒子の高い表面活性の保持とサイズの調節が可能で,さらに,末端の官能基を電荷を有する分子で修飾することにより表面電位を変化させ,静電相互作用斥力により分散安定化させることができる。本年度は,実験的検討として,デンドリマーを粒子生成場と保護層の両面で活用するナノ粒子の形成過程について詳細に検討し,以下の結論を得た。1)pHを制御することで平衡配位率を向上させることができ、温度を上げることで配位速度を向上させることができる。2)G4.5-C00-の場合、配位後塩基性にして還元することで、凝集体を減らし、より単分散のナノ粒子を生成できる。3)粒子を形成する上で配位過程は極めて重要であり、配位率を上げることでデンドリマー内に単分散ナノ粒子を生成できる。また,Brown動力学法を用いた粒子の規則配列シミュレーションを行った。その結果,基板上に形成される粒子集団構造は,ランダムな状態から,吸着によって基板上の粒子数が増えるに従い,リング状の相境界を形成し,その相境界が徐々に小さくなりやがて消滅することにより,規則配列構造に至ることを明らかにした。