精密に構造設計された高分子微粒子の開発とその二次元薄膜化

本研究の目的である微粒子の自発的な配列化方法の開発を達成するため、気液界面を利用した粒子の二次元薄膜化を検討した。このため、平成18年度は(1)高分子微粒子の合成と(2)合成した粒子の界面活性能評価および粒子の薄膜化方法の開発を行った。(1)では、両親媒性高分子であるN-置換型アクリルアミドを用いて重合条件を種々検討することにより、サイズを制御されたゲル微粒子を作製できることがわかった。また、金属(Au)ナノ微粒子を用い、表面に両親媒性高分子をグラフトすることにより、N-置換型アクリルアミドで表面が覆われたナノ微粒子(粒径40nm)を開発した。これらの実験により、表面に両親媒性なN-置換型ポリアクリルアミドを有する微粒子として、粒径40nm-1500nmの範囲内でサイズの制御可能な材料を得ることができた。(2)では、(1)により合成した種々のサイズの微粒子の界面活性能を懸濁液の表面張力測定より確認し、気液界面から粒子を二次元に配列させ、規則構造を有する粒子薄膜を得る方法を提案した。N-置換型ポリアクリルアミドを表面に有する微粒子は、水中で懸濁液の表面張力を40mN/m程度まで低下させ、気液界面に吸着することがわかった。また、光学顕微鏡による観察の結果、気液界面に吸着した微粒子は最密充填構造をとっており、この規則構造は溶媒の蒸発によって基板上に転写・固定できることがわかった。電子顕微鏡(SEM)による観察の結果、N-置換型ポリアクリルアミドを表面に有する微粒子は、気液界面から二次元に配列化させることができ、規則構造を有する粒子の薄膜が容易に形成できることが明らかとなった。得られる粒子の二次元薄膜の周期構造は、粒子のサイズによって制御可能であった。また、粒子間隔が1000-1400nm程度である場合には、回折干渉によって構造色を呈したことから、新規色材としての利用可能性が示された。

本研究の目的である微粒子の自発的な配列化方法の開発を達成するため、気液界面を利用した粒子の二次元薄膜化を検討した。このため、平成18年度は(1)高分子微粒子の合成と(2)合成した粒子の界面活性能評価および粒子の薄膜化方法の開発を行った。(1)では、両親媒性高分子であるN-置換型アクリルアミドを用いて重合条件を種々検討することにより、サイズを制御されたゲル微粒子を作製できることがわかった。また、金属(Au)ナノ微粒子を用い、表面に両親媒性高分子をグラフトすることにより、N-置換型アクリルアミドで表面が覆われたナノ微粒子(粒径40nm)を開発した。これらの実験により、表面に両親媒性なN-置換型ポリアクリルアミドを有する微粒子として、粒径40nm-1500nmの範囲内でサイズの制御可能な材料を得ることができた。(2)では、(1)により合成した種々のサイズの微粒子の界面活性能を懸濁液の表面張力測定より確認し、気液界面から粒子を二次元に配列させ、規則構造を有する粒子薄膜を得る方法を提案した。N-置換型ポリアクリルアミドを表面に有する微粒子は、水中で懸濁液の表面張力を40mN/m程度まで低下させ、気液界面に吸着することがわかった。また、光学顕微鏡による観察の結果、気液界面に吸着した微粒子は最密充填構造をとっており、この規則構造は溶媒の蒸発によって基板上に転写・固定できることがわかった。電子顕微鏡(SEM)による観察の結果、N-置換型ポリアクリルアミドを表面に有する微粒子は、気液界面から二次元に配列化させることができ、規則構造を有する粒子の薄膜が容易に形成できることが明らかとなった。得られる粒子の二次元薄膜の周期構造は、粒子のサイズによって制御可能であった。また、粒子間隔が1000-1400nm程度である場合には、回折干渉によって構造色を呈したことから、新規色材としての利用可能性が示された。